雙材料界面擴(kuò)展裂紋尖端場(chǎng)奇異性的研究.pdf

1、兩種不同材料，利用某種方法連接在一起使用的結(jié)構(gòu)或組合材料，稱為結(jié)合材料或稱作異材，而其結(jié)合部，統(tǒng)稱為界面。工程結(jié)構(gòu)中的界面是廣泛存在的，如不同或相同金屬材料間的焊縫；固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)之間的界面；復(fù)合材料、多相材料中的異質(zhì)界面、路面/橋面不同介質(zhì)組成的界面等等。界面力學(xué)作為固體力學(xué)的一個(gè)新的分支，是用普遍性的方法分析和評(píng)價(jià)各類結(jié)合界面的力學(xué)行為，其目的是為了解決和解釋結(jié)合材料或結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度壽命評(píng)價(jià)及其優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題。
　　 固體材料的

2、粘性是指與時(shí)間有關(guān)的變形性質(zhì)，蠕變和應(yīng)力松弛都是與粘性有關(guān)的力學(xué)現(xiàn)象，幾乎所有固體材料都有粘性。但某些聚合物、巖土材料以及處于高速變形狀態(tài)下的金屬材料則具有明顯的粘性，在對(duì)這些材料進(jìn)行力學(xué)分析時(shí)，材料的粘性效應(yīng)的影響必須予以考慮。
　　 粘性效應(yīng)是材料在高溫和高應(yīng)變率下的固有屬性，本文考慮材料的粘性屬性并假定與塑性應(yīng)變率的冪次成反比，推導(dǎo)和建立了彈塑性材料在三維條件下的本構(gòu)關(guān)系，通過對(duì)裂紋尖端場(chǎng)奇異量級(jí)的分析，確定了材料的彈性、

3、粘性和塑性三者匹配的條件，給出了在不可壓縮條件下分析界面裂紋尖端場(chǎng)的基本方程。
　　 采用建立的率敏感型本構(gòu)關(guān)系，本文對(duì)剛性-彈粘塑性界面裂紋在不可壓縮條件下的平面應(yīng)變Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型擴(kuò)展裂紋的尖端場(chǎng)進(jìn)行了漸近分析。引入界面裂紋尖端的位移勢(shì)函數(shù)，結(jié)合不同問題的邊界條件，求得了界面裂紋尖端應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)的控制方程組，對(duì)控制方程組進(jìn)行了數(shù)值分析和計(jì)算，求得了裂紋尖端的應(yīng)力場(chǎng)，分析了不同問題中漸近解的性質(zhì)，并討論了解隨各參數(shù)的變化規(guī)律。

4、r>　　 通過考慮界面擴(kuò)展裂紋尖端材料的粘性效應(yīng)，本文建立了不可壓縮條件下剛性-彈粘塑性Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型界面擴(kuò)展裂紋尖端的統(tǒng)一的連續(xù)奇異性場(chǎng)。通過理論分析和相應(yīng)的數(shù)值計(jì)算，界面裂紋尖端奇異場(chǎng)受材料的粘性系數(shù)(η）、馬赫數(shù)（M）和奇異性指數(shù)（δ）控制。本論文僅對(duì)剛性-彈粘塑性界面進(jìn)行了分析和研究，對(duì)于新型的結(jié)合材料和界面，需要根據(jù)具體的情況，利用界面力學(xué)的基本概念進(jìn)行探索和研究，將為最終解決界面裂紋尖端漸近場(chǎng)問題提供一種可行的方法和參考依據(jù)