功能梯度材料靜動態(tài)斷裂力學(xué)參量研究及有限元程序設(shè)計.pdf

1、功能梯度材料是一類非均勻材料，它正越來越廣泛的應(yīng)用到許多領(lǐng)域。研究功能梯度材料的力學(xué)特性也逐漸成為力學(xué)研究的一個熱點，特別是功能梯度材料的斷裂問題尤其如此。功能梯度材料的斷裂過程中也有一個重要參量，即裂尖的應(yīng)力強度因子，它表征了裂紋尖端區(qū)域應(yīng)力場的強弱，因此許多學(xué)者開展了這方面的研究。
　　本文主要內(nèi)容是研究載荷作用下功能梯度材料裂紋尖端應(yīng)力強度因子的變化規(guī)律。由于功能梯度材料的材料參數(shù)是變化的，導(dǎo)致從理論上分析非常困難，但是數(shù)值

2、分析卻是一種有效的方法。根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)的基本理論，作者編寫了計算功能梯度材料斷裂問題的有限元程序，并用一些算例進行了驗算。
　　本文第一章介紹了功能梯度材料斷裂問題的研究歷史，并就本文主要研究的有限元方法進行了詳細介紹;第二章重點介紹了裂尖退化單元理論及程序編寫流程;接下來兩章主要從靜態(tài)和動態(tài)兩個方面進行算例計算;最后一張是總結(jié)，程序語句列在附錄中。第三章是靜態(tài)計算，計算模型是薄板和圓筒，主要研究彈性模量按照指數(shù)和線性規(guī)律變化

3、;通過計算發(fā)現(xiàn):裂紋越長，在載荷大小相同條件下應(yīng)力強度因子也越大;彈性模量大的一側(cè)應(yīng)力強度因子較大;裂紋傾角在0～90°范圍內(nèi)，傾角越大KⅠ越小，KⅡ型應(yīng)力強度因子先增大后減小。第四章主要以Al2O3-Ti功能梯度材料為研究對象，選用計算模型與第三章相同。
　　通過研究突加載荷加載方式下的計算發(fā)現(xiàn):裂紋越長，應(yīng)力強度因子的振動周期越大:裂紋面平行于梯度方向時其裂尖動靜動態(tài)應(yīng)力強度因子比值（Kdyna/Kstat）的峰值在2左右波動