本文選題：功能梯度材料 + 斷裂特性��； 參考：《蘭州理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：功能梯度材料作為一種多相材料,其結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能在空間呈連續(xù)性變化,具有良好的熱應(yīng)力緩和、耐腐蝕、高強(qiáng)度以及良好的光電效應(yīng),愈來(lái)愈多地引起了學(xué)者們的興趣。由于其力學(xué)特性和組成成分的連續(xù)性變化,通過(guò)功能梯度材料連接的不同材料可以達(dá)到減小甚至消除其物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)的突變,減少應(yīng)力集中,其性能之優(yōu)良也正是人們所追求的,越來(lái)越多的應(yīng)用到航空、航天等高精尖領(lǐng)域。由于所處環(huán)境的復(fù)雜性,功能梯度材料構(gòu)件的服役時(shí)間與服役質(zhì)量顯得尤為重要,在服役期間材料表面難免會(huì)產(chǎn)生各種缺陷,其中在機(jī)械載荷與熱載荷下裂紋的產(chǎn)生大大降低了材料構(gòu)件的服役壽命,故研究裂紋的萌生與擴(kuò)展對(duì)降低斷裂帶來(lái)的危害性具有現(xiàn)實(shí)意義。本文分別對(duì)功能梯度板在熱載荷與機(jī)械載荷下的斷裂特性進(jìn)行了分析,在機(jī)械載荷下建立了功能梯度材料V型缺口根部裂紋的有限元模型,數(shù)值分析了缺口根部裂紋前沿中面裂尖的應(yīng)力場(chǎng)與缺口的張角α以及梯度參數(shù)β之間的關(guān)系;接著在有限元軟件ABAQUS中對(duì)功能梯度V型缺口根部裂紋的擴(kuò)展路徑進(jìn)行了模擬仿真,討論其與梯度參數(shù)的關(guān)系;最后對(duì)含橢圓形裂紋的功能梯度材料板在熱載荷下的應(yīng)力強(qiáng)度因子K沿著裂紋前緣的變化進(jìn)行了分析,得到了以下結(jié)果:(1)機(jī)械載荷下缺口根部裂紋前沿中面裂尖等效應(yīng)力、位移及應(yīng)力強(qiáng)度因子隨著梯度參數(shù)β的增大而增大;應(yīng)力強(qiáng)度因子K隨張開(kāi)角α的增大而減小,其中在0°~60°之間減小緩慢,在60°~90°之間減小程度明顯,而在大于90°時(shí)隨張開(kāi)角α應(yīng)力強(qiáng)度因子K迅速減小。在階躍沖擊載荷下材料梯度參數(shù)β越大,其動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子的值愈小。(2)機(jī)械載荷作用下缺口根部裂紋的偏轉(zhuǎn)角與梯度參數(shù)β成反比關(guān)系,即擴(kuò)展路徑的斜率越來(lái)越小,缺口雙邊裂紋時(shí),裂紋開(kāi)始會(huì)向基體一側(cè)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)擴(kuò)展到一定程度時(shí)裂紋之間相互吸引大于材料參數(shù)的影響而平行靠近。(3)在熱載荷作用下,靠近相對(duì)高溫區(qū)產(chǎn)生壓應(yīng)力,遠(yuǎn)離高溫區(qū)或者靠近低溫區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力從而導(dǎo)致了裂紋面的張開(kāi)或者閉合,溫度梯度(T2/T1)越大裂紋面張開(kāi)或者閉合的效應(yīng)就越明顯。升溫?zé)彷d荷下對(duì)任何溫度梯度而言都是熱應(yīng)力強(qiáng)度因子K隨著Φ的增大而減小,即裂紋最深處的應(yīng)力強(qiáng)度因子最小;降溫?zé)彷d荷下對(duì)任何溫度梯度下都是熱應(yīng)力強(qiáng)度因子K的值隨著Φ的增大而增大,即裂紋在最深處的應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到最大。
[Abstract]:In this paper , the stress intensity factor K of the notch root under heat load is analyzed , and the stress intensity factor K decreases with the increasing of the gradient parameter 尾 .

【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

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5 曹蕾蕾;裴建中;張學(xué)敏;劉瓊;;功能梯度材料熱傳導(dǎo)問(wèn)題的仿真[J];計(jì)算機(jī)仿真;2012年08期

6 淳慶;;應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋擴(kuò)展判據(jù)的典型算法[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

7 張艷艷;果立成;白曉明;于紅軍;;熱載荷作用下含裂紋功能梯度板的有限元分析[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

8 高效偉;楊?lèi)?;功能梯度材料結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力邊界元分析[J];力學(xué)學(xué)報(bào);2011年01期

9 王世杰;閆明;佟玲;劉勤;;循環(huán)載荷下熱疲勞裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年10期

10 程軍;王淑軍;;SiC/Al梯度功能材料緊湊拉伸試件裂紋擴(kuò)展分析[J];力學(xué)季刊;2007年04期

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本文編號(hào)：1796060