沖擊與準靜態(tài)載荷下雙材料的斷裂行為和特性研究.pdf

1、雙材料結構在汽車工業(yè)、制冷設備及機械制造等現(xiàn)代化產業(yè)中應用越來越廣泛。這種復合結構具有優(yōu)良的結構特性和力學性能，它不僅具有其單一材料的優(yōu)勢，而且包含了兩種組成材料的長處，體現(xiàn)其作為工業(yè)材料的應用地位和使用價值。雙材料由于兩種組成材料的物理性能化學成分差異較大，其界面性能具有極大的優(yōu)化潛質，一直是學者研究課題的重要方向之一。本文通過對鋁/非金屬雙材料的實驗研究和理論分析，討論其界面強度和破壞機理;通過對T2紫銅/45＃鋼的實驗研究、微觀表

2、征、評定驗收和模擬計算，討論其焊縫區(qū)界面性能和力學特征，主要工作有如下。
　　(1)在強弱粘結試樣的對比前提下，通過拉伸實驗得到了鋁/非金屬雙材料界面強度和母材的材料參數，對比分析兩種粘結雙材料界面強度與材料本身強度極限、彈性模量之間的關系與變化規(guī)律;分析實驗結果的載荷位移曲線，描述鋁/非金屬雙材料的具體破壞過程，根據界面力學理論推導鋁/非金屬雙材料平接接頭界面端模型和界面奇異點位移應力函數，對其實驗中的特殊情況與界面失效機理作出

3、解釋與說明，并結合斷口形貌對載荷位移曲線波動現(xiàn)象進行闡述。
　　(2)通過拉伸實驗得到的T2紫銅/45＃鋼雙材料的屈服強度、抗拉強度和彈性模量參數;在緊湊拉伸試驗的基礎上，通過三點彎曲實驗計算分析判定出該雙材料的界面斷裂韌性。通過SEM、EDS、XRD實驗表征焊縫區(qū)微觀結合特征和化學成分，并判斷了焊縫區(qū)存在的氣孔、微裂紋等缺陷分布位置;通過SEM實驗判定了該雙材料拉伸斷口和三點彎曲實驗斷口微觀特征和斷裂類型。結合拉伸試驗和三點彎曲

4、實驗的界面破壞特征和裂紋擴展方向判斷準靜態(tài)載荷下的T2紫銅/45＃鋼雙材料的裂紋開裂路徑與偏轉，并用強度失配進行相關說明。
　　(3)根據沖擊實驗得到的沖擊功和BS7910缺陷評定的相關標準，驗收T2紫銅/45＃鋼雙材料缺陷評定結果;通過SEM實驗判定了該雙材料沖擊實驗斷口的微觀特征和斷裂類型，得出在沖擊載荷下T2紫銅/45＃鋼雙材料的裂紋偏轉情況。
　　(4)采用XFEM方法在相應的實驗條件和邊界條件下進行T2紫銅/45＃

5、鋼雙材料的裂紋擴展模擬，得到其裂紋擴展路徑與偏轉方向;采用SEAM方法模擬計算了T2紫銅/45＃鋼雙材料的斷裂韌性。對比實驗結果和模擬結果，說明該雙材料的界面裂紋開裂路徑和偏轉情況。
　　綜上所述，雙材料的界面斷口形貌、力學性能和破壞形式的研究結果，對提高它的結構穩(wěn)定性和接頭處承載力有著重要的作用。本文通過對鋁/非金屬和T2紫銅/45＃鋼雙材料的實驗研究和理論分析，得到關于雙材料界面的失效機理和破壞形式的分析結果，為后續(xù)雙材料的進