裂面形貌擾動和外載對微裂紋演變的影響.pdf

1、材料內(nèi)微裂紋的演變規(guī)律是材料微結(jié)構(gòu)演變研究中的熱點之一，具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。微裂紋演變是一非平衡熱力學(xué)過程，受到外界環(huán)境、應(yīng)力狀態(tài)以及微裂紋自身幾何形貌等多種因素的影響制約。本文基于材料微結(jié)構(gòu)演變動力學(xué)的基本理論框架，建立了有限單元法，對材料損傷微裂紋演變過程中的多種影響因素進行了研究，主要研究內(nèi)容如下： 首先，在表面擴散的經(jīng)典理論及其弱解描述的基礎(chǔ)上，編制了可模擬二維晶內(nèi)裂紋、穿晶裂紋演變的有限元程序。

2、然后，建立了裂面形貌擾動影響下微裂紋的簡化模型，并在程序中添加了可分析裂面形貌擾動影響的功能模塊。數(shù)值模擬了晶內(nèi)裂紋和穿晶裂紋的演化過程，系統(tǒng)的研究了微裂紋裂面形貌擾動大小、頻率以及它們的綜合因素對裂腔圓柱化時間和分節(jié)機制的影響。 最后，基于彈性力學(xué)和能量原理，導(dǎo)出了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下微裂紋表面原子化學(xué)位公式。并應(yīng)用該公式修正無載荷作用的有限元方程，進而模擬了復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下小形態(tài)比晶內(nèi)裂紋的演變過程。初步分析了外加應(yīng)力場對微裂紋演變