雙材料界面及其力學(xué)性能的近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、復(fù)合材料構(gòu)件往往會(huì)在材料結(jié)合界面萌生裂紋或斷裂，使整體構(gòu)件失效。雙材料界面研究作為復(fù)合材料性能的基礎(chǔ)研究，扮演著至關(guān)重要的角色。然而不論是理論、實(shí)驗(yàn)研究，還是數(shù)值分析，在雙材料界面的研究中都存在一系列難以解決的問(wèn)題。
　　目前主要的基于經(jīng)典連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的各類(lèi)數(shù)值分析方法，在處理不連續(xù)問(wèn)題時(shí)需要繁復(fù)的特殊處理，針對(duì)此問(wèn)題，Silling提出了一種基于積分-微分方程的非局域理論——近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)。這種方法擺脫了傳統(tǒng)理論對(duì)連續(xù)性的要求，具有

2、在同一構(gòu)型下處理連續(xù)介質(zhì)、缺陷損傷和不連續(xù)物質(zhì)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。
　　近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)理論應(yīng)用于雙材料研究時(shí)，需對(duì)材料界面處進(jìn)行特殊處理，傳統(tǒng)的方法是將界面從非局域轉(zhuǎn)化到局域理論中處理，該方法繁復(fù)。本文主要針對(duì)近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)中的雙材料界面處理方法及雙材料界面處裂紋擴(kuò)展的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。主要內(nèi)容如下：
　　1.提出了距離相關(guān)權(quán)函數(shù)法用于描述不同材料界面的鍵理論，進(jìn)而建立了界面的串聯(lián)鍵模型和并聯(lián)鍵模型，推導(dǎo)了兩類(lèi)鍵模型的材料性能參數(shù)，分析了這兩

3、類(lèi)模型下界面的應(yīng)變能密度，對(duì)兩種模型的有效性進(jìn)行了評(píng)價(jià)；
　　2.引入了塑性功生成熱的描述，建立了適于描述裂紋擴(kuò)展的近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)熱力耦合理論，采用該理論對(duì)單一材料裂紋擴(kuò)展問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬，通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，對(duì)該理論進(jìn)行正確性驗(yàn)證；
　　3.針對(duì)近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)模擬裂紋擴(kuò)展時(shí)的單元構(gòu)型敏感性問(wèn)題，本文從一個(gè)新的角度分析了敏感性的原因，即鄰域面積和力矢量分布，從這兩點(diǎn)出發(fā)給出了保證計(jì)算效率的前提下使計(jì)算結(jié)果更優(yōu)質(zhì)的鄰域