含裂紋固體的彈性性能預(yù)測(cè).pdf

1、隨著先進(jìn)復(fù)合材料的出現(xiàn)和計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，人們?cè)谑褂貌牧仙蠌倪^(guò)去只能為特定的結(jié)構(gòu)物選擇材料，發(fā)展到目前已經(jīng)能為特定結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)材料。由于材料制備過(guò)程中不可避免地要產(chǎn)生微裂紋，因而在設(shè)計(jì)材料的結(jié)構(gòu)時(shí)必須考慮微裂紋的存在。當(dāng)材料中含有微裂紋時(shí)，預(yù)測(cè)其性能對(duì)合理地設(shè)計(jì)材料具有重要的意義。 在通常情況下，材料都被假設(shè)成無(wú)孔洞、無(wú)裂紋的理想材料。隨著人們?cè)趽p傷力學(xué)、斷裂力學(xué)等領(lǐng)域研究的深入，發(fā)現(xiàn)含裂紋材料的變形、損傷、斷裂等力學(xué)行為與

2、其結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)，它與宏觀一細(xì)觀一微觀多種尺度、多種物理機(jī)制關(guān)系密切。但是傳統(tǒng)研究方法的局限性無(wú)法解決諸如此類(lèi)的問(wèn)題。細(xì)觀力學(xué)作為固體力學(xué)的一個(gè)分支，它用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法分析具有細(xì)觀結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)問(wèn)題。隨研究對(duì)象的不同其研究尺度可從10納米到毫米量級(jí)。要最終解決材料的破壞問(wèn)題，必然要和其微觀組織結(jié)構(gòu)相聯(lián)系，要從晶粒的幾何尺寸、在細(xì)觀尺度上進(jìn)行研究，唯有這樣，才能指導(dǎo)對(duì)材料性能的預(yù)測(cè)研究。 為了表征材料內(nèi)含有裂紋時(shí)的性能M.Kac

3、hanov等人用細(xì)觀力學(xué)理論建立了一系列的力學(xué)模型，從此人們可以方便地預(yù)測(cè)材料內(nèi)含有規(guī)則形狀裂紋時(shí)材料的性能。事實(shí)上，材料中的裂紋在通常情況下形狀是不規(guī)則的。截至目前為止，對(duì)不規(guī)則形狀裂紋的研究還無(wú)定量化的計(jì)算公式可言。本課題旨在開(kāi)發(fā)解決此類(lèi)問(wèn)題的軟件，作為預(yù)測(cè)含不規(guī)則形狀裂紋體性能的工具。 本課題中對(duì)多邊形的分形處理具有創(chuàng)新性，特別是在對(duì)凸多邊形外接橢圓算法、視點(diǎn)的可見(jiàn)點(diǎn)算法及三角形面片的內(nèi)切圓填充算法上。經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)月在計(jì)算機(jī)上