Viscoelastic Fracture Mechanics of Functionally Graded Materials.pdf

1、功能梯度材料是新一代工程材料，它的微觀結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)為增強(qiáng)相的空間非均勻分布。增強(qiáng)相可以具有不同的物理性質(zhì)、尺寸形狀，同時增強(qiáng)相可以與基體互換角色以體現(xiàn)功能梯度材料的特殊結(jié)構(gòu)。功能梯度材料是熱結(jié)構(gòu)材料的理想選擇，可以應(yīng)用在復(fù)雜溫度梯度環(huán)境，大到航空航天器，小到計(jì)算機(jī)的電路板。為滿足以細(xì)小電子以及航空航天高溫期間為代表的新技術(shù)需要，許多相關(guān)研究工作，尤其是功能梯度材料的斷裂力學(xué)研究已經(jīng)得到廣泛開展。
　　作為熱門研究領(lǐng)域，在功能梯度材

2、料的線彈性斷裂力學(xué)的研究上已經(jīng)取得重大成就。這主要有兩大研究途徑，即解析法和數(shù)值計(jì)算法。其中數(shù)值計(jì)算方法可以克服解析法對材料幾何結(jié)構(gòu)和載荷條件等方面的嚴(yán)格依賴性，而有限單元法則為數(shù)值計(jì)算的一個重要分支。此外，在機(jī)械載荷尤其是在超高溫條件下，材料將呈現(xiàn)其突出特性——粘彈性。粘彈性行為表現(xiàn)在許多方面，例如常載下的蠕變，常應(yīng)變條件下的應(yīng)力松弛，卸載后發(fā)生的與時間相關(guān)的回復(fù)現(xiàn)象，破壞后發(fā)生的與時間相關(guān)的蠕變以及疲勞應(yīng)力的頻率相關(guān)現(xiàn)象等。

3、　　本文首先運(yùn)用有限單元法計(jì)算線彈性條件下的功能梯度材料裂紋尖端場，然后，通過相關(guān)原理，實(shí)現(xiàn)線彈性到粘彈性的轉(zhuǎn)換，得到粘彈性裂紋尖端場的解。論文主要包括以下幾方面內(nèi)容：
　　(1)介紹功能梯度材料和線彈性斷裂力學(xué)的基本知識。
　　(2)運(yùn)用有限元軟件ABAQUS，建立功能梯度材料分析模型。
　　(3)根據(jù)上述所建立的模型，進(jìn)行有限元分析。在分析過程中，考慮三種加載條件：a)主要考慮功能梯度板的上下表面的拉伸應(yīng)力作用，垂