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(shí)不可避免地在界面層處首先發(fā)生損傷和開(kāi)裂。因此研究材料的界面相力學(xué)行為與破壞機(jī)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(duì)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(wèn)題進(jìn)行研究,其具體內(nèi)容如下:
　　 對(duì)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(wèn)題進(jìn)行研究。通過(guò)采用Fourier變換和位

2、錯(cuò)密度函數(shù)將混合邊值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為Cauchy核奇異積分方程,進(jìn)而化為求解代數(shù)方程,求解該方程得到了應(yīng)力強(qiáng)度因子。結(jié)果表明:當(dāng)裂紋靠近纖維時(shí),無(wú)量綱化的應(yīng)力強(qiáng)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(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響也呈不定的趨勢(shì)。隨著界面相厚度的增加,無(wú)量綱化的應(yīng)力強(qiáng)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(wú)量綱化的應(yīng)力強(qiáng)度因子隨之增加,其增加的趨勢(shì)開(kāi)始時(shí)比較快,慢慢會(huì)變

3、的平緩。隨著基體相的幾何尺寸的增加裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子減小。
　　 進(jìn)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(wèn)題。采用Laplace、Fourier變換和位錯(cuò)密度函數(shù)以及奇異積分方程技術(shù),將混合邊值問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求解代數(shù)方程,采用Laplace數(shù)值反演技術(shù)計(jì)算了動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子。結(jié)果表明:隨著無(wú)量綱時(shí)間的增加,無(wú)量綱化的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)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(wú)量綱化的動(dòng)