異質(zhì)材料界面強(qiáng)度的理論與數(shù)值分析.pdf

1、異質(zhì)材料粘結(jié)界面端點(diǎn)或角點(diǎn)處，因粘結(jié)材料差異或界面幾何條件等因素，存在應(yīng)力奇異場(chǎng)。應(yīng)力奇異場(chǎng)是造成界面失效的一個(gè)重要因素。對(duì)粘結(jié)界面端附近的奇異應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行分析對(duì)于提高結(jié)合材料強(qiáng)度有著重要的意義。文中詳細(xì)給出了使用復(fù)變函數(shù)法與Airy應(yīng)力函數(shù)法求解異質(zhì)材料界面端奇異性問(wèn)題的方法。
　　結(jié)合材料的彈性模量(E)、泊松比(v)以及界面結(jié)合角(θ)對(duì)界面端點(diǎn)的奇異性有影響。本文主要采用Airy應(yīng)力函數(shù)的方法，分別計(jì)算了通過(guò)改變結(jié)合材料的E

2、、v、θ的方式，對(duì)雙材料和三材料理想粘結(jié)界面端的特征值的影響。并以鋼、鋁、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）兩兩組合為模型，在0°～180°區(qū)間內(nèi)改變界面結(jié)合角θ對(duì)組合材料界面端應(yīng)力奇異性的影響。比較求解結(jié)果，初步選用90°、75°、60°、49°(53°)等角度，作為實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ退捎玫慕Y(jié)合角，進(jìn)行相應(yīng)的異質(zhì)材料四點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)。
　　采用采用Airy應(yīng)力函數(shù)法，對(duì)鋼、鋁、陶瓷、環(huán)氧樹(shù)脂等材料組成的三材料理想粘結(jié)界面，分別計(jì)

3、算了通過(guò)改變結(jié)合材料的E、v、θ對(duì)應(yīng)力奇異性特征值的影響。求解90°以及135°界面結(jié)合角雙材料和三材料特征值對(duì)應(yīng)的界面端點(diǎn)附近角函數(shù)分布。對(duì)比角函數(shù)曲線(xiàn)可知，應(yīng)力在較硬的材料內(nèi)變化比較快，在較軟材料內(nèi)變化比較慢;而位移的變化與之相反。比較雙材料及三材料結(jié)合界面算例可知，對(duì)于算例所給定的材料組合，通過(guò)改變結(jié)合角角度的方法，雙材料粘結(jié)完全消除界面應(yīng)力奇異性的可行性更高。
　　三維界面端應(yīng)力奇異性異于二維問(wèn)題，三維界面端經(jīng)過(guò)倒角之后，