非均勻界面相的靜態(tài)與沖擊斷裂力學(xué)分析.pdf

1、由于界面層材料性質(zhì)失配,不可避免地存在殘余應(yīng)力、應(yīng)力集中和初始缺陷,在大變形時不可避免地在界面層處首先發(fā)生損傷和開裂。因此研究材料的界面相力學(xué)行為與破壞機理顯得尤為重要,目前已經(jīng)成為當(dāng)代材料科學(xué)、力學(xué)、物理學(xué)的前沿課題之一。本文對處于非均勻界面相中的圓柱形裂紋在Ⅲ型靜態(tài)載荷和沖擊載荷作用下的問題進行研究,其具體內(nèi)容如下:
　　 對非均勻界面相中的圓柱形裂紋在Ⅲ型靜態(tài)載荷作用下的斷裂力學(xué)問題進行研究。通過采用Fourier變換和位

2、錯密度函數(shù)將混合邊值問題轉(zhuǎn)化為Cauchy核奇異積分方程,進而化為求解代數(shù)方程,求解該方程得到了應(yīng)力強度因子。結(jié)果表明:當(dāng)裂紋靠近纖維時,無量綱化的應(yīng)力強度因子增加,反之減小。且在裂紋位置不定的情況下,纖維和基體的剪切模量比值對應(yīng)力強度因子的影響也呈不定的趨勢。隨著界面相厚度的增加,無量綱化的應(yīng)力強度因子隨之減小。在裂紋位置給定在靠近基體的情況下,隨著剪切模量比值的增加,無量綱化的應(yīng)力強度因子隨之增加,其增加的趨勢開始時比較快,慢慢會變

3、的平緩。隨著基體相的幾何尺寸的增加裂尖應(yīng)力強度因子減小。
　　 進一步又研究了非均勻界面相中的圓柱形裂紋在Ⅲ型沖擊載荷作用下的問題。采用Laplace、Fourier變換和位錯密度函數(shù)以及奇異積分方程技術(shù),將混合邊值問題轉(zhuǎn)化為求解代數(shù)方程,采用Laplace數(shù)值反演技術(shù)計算了動態(tài)應(yīng)力強度因子。結(jié)果表明:隨著無量綱時間的增加,無量綱化的動態(tài)應(yīng)力強度因子迅速升高到峰值,然后逐漸衰減,直到達(dá)到穩(wěn)定值。隨著界面相厚度的增加,無量綱化的動