非均勻材料的裂紋尖端場.pdf

1、梯度非均勻材料是在航空航天領(lǐng)域的需求背景下發(fā)展起來的，但是由于生產(chǎn)技術(shù)及工作環(huán)境的因素，材料內(nèi)部常產(chǎn)生大量裂紋并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的失效，因此非均勻材料的斷裂也就成為研究和設(shè)計人員十分關(guān)注的問題。本文利用等參梯度單元法分析非均勻材料的力學(xué)行為，研究非均勻介質(zhì)的平面彈性問題，重點對非均勻結(jié)構(gòu)的裂紋尖端場進(jìn)行了計算分析。 首先，針對材料彈性模量的空間非均勻性，提出基于廣義等參變換框架下的梯度等參元，并以之解決了涉及非均勻材料的平面彈性問題，將

2、所得結(jié)果與常規(guī)均勻有限元結(jié)果比較，說明其優(yōu)越性。研究了非均勻材料的邊界值問題，就結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場做了分析。給出幾個工程算例，表明材料非均勻性會引起工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重分布并降低應(yīng)力集中系數(shù)。 再次，就含單邊或雙邊裂紋的有限尺寸非均勻板在常見載荷條件下的裂紋尖端場做簡單分析，研究了材料非均勻性參數(shù)、裂紋長度、載荷條件對裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋面張開位移的影響。 最后，對于含平行裂紋結(jié)構(gòu)，討論了裂紋與梯度存在夾角情況下，夾角對應(yīng)力強(qiáng)度