復(fù)合材料界面端奇異性應(yīng)力分析及其強(qiáng)度性能表征與測(cè)試.pdf

1、界面端是界面力學(xué)中的一個(gè)問(wèn)題，界面端附近的應(yīng)力場(chǎng)存在奇異性。在復(fù)合材料界面強(qiáng)度的細(xì)觀試驗(yàn)中，一般采用界面端的初始脫粘剪應(yīng)力值作為界面的剪切強(qiáng)度。為了使界面端的強(qiáng)度表征具有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，對(duì)界面端奇異性的深入研究是十分必要的。本文首先對(duì)平面界面端的研究進(jìn)行了總結(jié)，給出了界面端奇異場(chǎng)強(qiáng)度的表征參量-廣義J積分，同時(shí)研究了反平面界面端奇異性，并利用Betti互等定理得到了應(yīng)力強(qiáng)度因子。利用漸近展開(kāi)與分離變量相結(jié)合的方法對(duì)圓柱形界面端

2、進(jìn)行了詳細(xì)的分析與討論是本文的主要內(nèi)容。在以Dundurs雙材料參教表示的α-β圖中可以發(fā)現(xiàn)，不同的界面端具有不同的奇異性。壓入試件(平角)界面端奇異性較簡(jiǎn)單，α-β圖中有奇異域與非奇異域之分；拔出試件(直角)界面端還會(huì)出現(xiàn)振蕩奇異域；微珠(斜角)界面端的冪次奇異域與振蕩域的出現(xiàn)，不僅依賴于Dundurs雙材料參數(shù)，也依賴于斜角的大??；埋置(內(nèi)直角)界面端的情況較為復(fù)雜，文中根據(jù)纖維斷裂的幾種可能情況，進(jìn)行了初步研究。圓柱形軸

3、對(duì)稱界面端奇異性的復(fù)雜性，使得徹底解決界面端強(qiáng)度表征和脫粘判據(jù)問(wèn)題帶來(lái)困難。利用本文已經(jīng)得到的角分布函數(shù)，用數(shù)值方法求得了界面端的應(yīng)力強(qiáng)度因子隨模量比的變化規(guī)律。最后，在以上理論分析基礎(chǔ)上，對(duì)鋼柱/環(huán)氧復(fù)合材料試件進(jìn)行了界面端斷裂韌性壓入-壓出和拔出試驗(yàn)，得到了這兩種試驗(yàn)下表征界面端強(qiáng)度的臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子。從而表明對(duì)界面端奇異性的研究有了一個(gè)完整的結(jié)果和向應(yīng)用走近了一步。本文對(duì)環(huán)形裂紋及截錐面形裂紋擴(kuò)展到界面時(shí)尖端奇異性的變

4、化也進(jìn)行了研究，針對(duì)各種不同情況也給出了α-β圖。以此顯示漸近展開(kāi)與分離變量法的求解能力。實(shí)際試件中，界面層的厚度不可能為零，本文介紹了利用積分變換建立的將界面層簡(jiǎn)化為拉剪非耦合的彈簧模型時(shí)的裂紋擴(kuò)展到界面時(shí)尖端附近的奇異積分方程，結(jié)果表明，簡(jiǎn)化之后的裂紋尖端僅具有對(duì)數(shù)奇異性，以作為與零厚度界面情形的對(duì)比。本文研究為軸對(duì)稱界面端理論的發(fā)展和應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：軸對(duì)稱，界面端，漸近展開(kāi)與分離變量法，復(fù)合材料，界面強(qiáng)度細(xì)