含裂紋固體的彈性性能預(yù)測.pdf

1、隨著先進復(fù)合材料的出現(xiàn)和計算機科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，人們在使用材料上從過去只能為特定的結(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)計材料。由于材料制備過程中不可避免地要產(chǎn)生微裂紋，因而在設(shè)計材料的結(jié)構(gòu)時必須考慮微裂紋的存在。當材料中含有微裂紋時，預(yù)測其性能對合理地設(shè)計材料具有重要的意義。 在通常情況下，材料都被假設(shè)成無孔洞、無裂紋的理想材料。隨著人們在損傷力學(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)，它與宏觀一細觀一微觀多種尺度、多種物理機制關(guān)系密切。但是傳統(tǒng)研究方法的局限性無法解決諸如此類的問題。細觀力學(xué)作為固體力學(xué)的一個分支，它用連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的方法分析具有細觀結(jié)構(gòu)材料的力學(xué)問題。隨研究對象的不同其研究尺度可從10納米到毫米量級。要最終解決材料的破壞問題，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、在細觀尺度上進行研究，唯有這樣，才能指導(dǎo)對材料性能的預(yù)測研究。 為了表征材料內(nèi)含有裂紋時的性能M.Kac

3、hanov等人用細觀力學(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)測材料內(nèi)含有規(guī)則形狀裂紋時材料的性能。事實上，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，對不規(guī)則形狀裂紋的研究還無定量化的計算公式可言。本課題旨在開發(fā)解決此類問題的軟件，作為預(yù)測含不規(guī)則形狀裂紋體性能的工具。 本課題中對多邊形的分形處理具有創(chuàng)新性，特別是在對凸多邊形外接橢圓算法、視點的可見點算法及三角形面片的內(nèi)切圓填充算法上。經(jīng)過數(shù)個月在計算機上