熱機(jī)載荷作用下功能梯度材料斷裂行為分析.pdf

1、功能梯度材料(FGMs)是適應(yīng)航天、航空等高新技術(shù)領(lǐng)域?qū)Σ牧系奶厥庖蠖l(fā)展起來(lái)的一種新型功能材料。由于功能梯度材料具有良好的耐高溫和抗腐蝕的特性，特別是能夠有效的緩解熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力，因而被廣泛的應(yīng)用于高溫環(huán)境當(dāng)中。由于材料設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝及服役環(huán)境等方面的原因，功能梯度材料內(nèi)部常常產(chǎn)生各種形式的微小裂紋，并最終導(dǎo)致材料破壞。因此對(duì)含有裂紋的功能梯度材料在各種形式載荷下的斷裂行為進(jìn)行研究不僅有利于功能梯度材料的設(shè)計(jì)、優(yōu)化而且有利于功能梯

2、度材料的安全使用。本論文運(yùn)用ANSYS有限元軟件對(duì)熱載荷、機(jī)械載荷及二者同時(shí)作用下的功能梯度材料的斷裂行為進(jìn)行三維數(shù)值模擬，分別給出了在不同外部載荷作用下裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子變化規(guī)律及其影響因素，為功能梯度材料的設(shè)計(jì)與分析提供了參考依據(jù)。全文共分五個(gè)章節(jié)，具體內(nèi)容如下：
　　第一章對(duì)功能梯度材料斷裂問(wèn)題的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了回顧。其中回顧了功能梯度材料在熱載荷和機(jī)械載荷作用下的斷裂行為研究現(xiàn)狀。
　　第二章介紹了梯度非均勻材料數(shù)值

3、模擬的有關(guān)知識(shí)以及功能梯度材料斷裂力學(xué)的基本知識(shí)。詳細(xì)介紹了功能梯度材料裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變場(chǎng)以及應(yīng)力強(qiáng)度因子的求解方法。
　　第三章對(duì)含有橢圓形表面裂紋的功能梯度材料在穩(wěn)態(tài)熱載荷作用下的斷裂行為進(jìn)行了分析，計(jì)算了在升溫?zé)彷d荷與降溫?zé)彷d荷作用下裂紋前沿的應(yīng)力強(qiáng)度因子，并且分析了裂紋尺寸與板的尺寸比對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。
　　第四章分析了含有Ⅰ型表面裂紋的功能梯度材料在機(jī)械載荷下的斷裂問(wèn)題，分別計(jì)算了在拉伸載荷和彎曲載荷作用