發(fā)布時間：2020-03-19 05:40

【摘要】：陶瓷材料以其優(yōu)良的機械、熱、化學性能在宇航、精密機械、微電子等領(lǐng)域應用非常普遍。但陶瓷材料在粉體壓實和燒結(jié)制備過程中內(nèi)部會不可避免地引入各種隨機缺陷,這些缺陷大小、形狀及分布各異,以微裂紋和微孔洞較為典型。而陶瓷作為一種典型的硬脆性材料,在加工及服役過程中材料內(nèi)部受到外部載荷(如壓應力)的作用,容易產(chǎn)生微裂紋、破碎等形式的內(nèi)部損傷以至工件斷裂。缺陷的存在往往是材料內(nèi)部裂紋擴展的源頭,其分布的隨機性會對材料強度、服役性能和可靠性等產(chǎn)生不可控影響。因此,研究外載荷作用下(特別是受壓狀態(tài)下)陶瓷材料的細觀損傷與破裂演化機制對于陶瓷材料性能檢測、評價及服役性能研究各方面具有重要的指導意義。本文以碳化硅陶瓷為研究對象,通過離散元數(shù)值仿真的方法研究其單軸壓縮下內(nèi)部缺陷對陶瓷材料力學性能和開裂模式的影響,為深入揭示受壓下含微缺陷的陶瓷材料損傷破壞機制及力學響應情況提供重要指導。本文一共分成六章,各章主要研究內(nèi)容如下:第一章介紹了本文研究的背景及意義,簡要回顧了含缺陷脆性材料的裂紋擴展、力學性能和數(shù)值仿真研究現(xiàn)狀,同時介紹了離散元法及其在陶瓷材料中的應用,最后概括了論文課題來源及主要研究內(nèi)容。第二章建立了含單條微裂紋缺陷的碳化硅陶瓷單軸壓縮離散元模型,對比研究了預制裂紋傾角對材料單軸壓縮力學性能及裂紋萌生與擴展的影響;分析了加載過程中不同傾角的預制裂紋周圍力鏈場、位移場和應力場的分布演化過程;探討了模型中預制裂紋尺寸的影響與選取范圍。第三章基于超橢圓方程建立了三種不同形狀的單孔洞缺陷碳化硅陶瓷離散元模型,研究了單個不同孔洞傾角下孔洞縱橫比及形狀對裂紋擴展和力學性能的影響;最后探討了單孔洞缺陷尺寸的影響。第四章考慮不同位置及角度的微裂紋缺陷相互作用,研究了兩條平行微裂紋及非平行微裂紋之間的擴展、匯合及對強度的影響;基于Mori-Tanaka法在微裂紋體有效模量計算上的應用,引入了微裂紋密度函數(shù),研究了不同裂紋密度下試樣失效模式及對力學性能的影響。第五章研究了兩個平行和非平行橢圓形孔洞缺陷在不同位置及傾角下的擴展匯合對強度的影響;同時,基于Mori-Tanaka法引入了孔洞密度函數(shù),研究了孔洞密度對試樣失效及強度的影響,對比了不同孔洞密度下試樣有效模量的變化情況。第六章對本文的研究內(nèi)容進行了總結(jié)與展望。
【圖文】：

邐９０逡逑裂紋角／？逡逑圖１．２受壓閉合裂紋斷裂角隊與裂紋角／ｉ之間關(guān)系的實驗結(jié)果逡逑對于受壓張開型裂紋擴展的研[�，由诱姮预制聋}頻氖匝謚票腹討幸簀義系牧鹽瓶磯讓揮斜蘸狹鹽頗敲囪細�，所以这烦C嫻氖笛檠芯恐詼唷Ｔ讜ぶ屏鹽頻膩義現(xiàn)票阜椒ㄉ�，以掋可分为机加工法厚Wぢ衲誶斗��；庸しㄖ饕遣捎盟肚懈鑠義希ㄅ縞浜チ５母咚偎鰨┯τ糜謔匝牧銜烊謊沂那榭觶歡ぢ袂度脲義戲ㄔ蚴僑宋卦諛＞咧譜魘匝討星度肫淥謀∑牧�，灾o匝牧峽炷崾卞義銑槌齦貌牧�，应用诱槪制石膏｀P常擔藎嘌遙ㄋ嗪蛻呈旌現(xiàn)瞥桑郟常罰蕕饒Ｐ褪笛椴牧�。辶x隙諏鹽瓶壓痰墓鄄饈侄紊�，牙C癡咼譴蠖嗖捎蒙⑸浼際酰ǎ粒牛╁澹郟＜凹撲沐義匣厴湎叨喜慵際酰ǎ茫裕郟矗玻�。长久以来，各种各样的脆袌A牧先綺ＡВ簦矗矗藎�，石膏ｔ￣３６，４鷼e義仙把遙郟矗媯悖

本文編號：2589792