非均勻材料的裂紋尖端場(chǎng).pdf

1、梯度非均勻材料是在航空航天領(lǐng)域的需求背景下發(fā)展起來(lái)的，但是由于生產(chǎn)技術(shù)及工作環(huán)境的因素，材料內(nèi)部常產(chǎn)生大量裂紋并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的失效，因此非均勻材料的斷裂也就成為研究和設(shè)計(jì)人員十分關(guān)注的問(wèn)題。本文利用等參梯度單元法分析非均勻材料的力學(xué)行為，研究非均勻介質(zhì)的平面彈性問(wèn)題，重點(diǎn)對(duì)非均勻結(jié)構(gòu)的裂紋尖端場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算分析。 首先，針對(duì)材料彈性模量的空間非均勻性，提出基于廣義等參變換框架下的梯度等參元，并以之解決了涉及非均勻材料的平面彈性問(wèn)題，將

2、所得結(jié)果與常規(guī)均勻有限元結(jié)果比較，說(shuō)明其優(yōu)越性。研究了非均勻材料的邊界值問(wèn)題，就結(jié)構(gòu)的應(yīng)力場(chǎng)做了分析。給出幾個(gè)工程算例，表明材料非均勻性會(huì)引起工程結(jié)構(gòu)的應(yīng)力重分布并降低應(yīng)力集中系數(shù)。 再次，就含單邊或雙邊裂紋的有限尺寸非均勻板在常見(jiàn)載荷條件下的裂紋尖端場(chǎng)做簡(jiǎn)單分析，研究了材料非均勻性參數(shù)、裂紋長(zhǎng)度、載荷條件對(duì)裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋面張開(kāi)位移的影響。 最后，對(duì)于含平行裂紋結(jié)構(gòu)，討論了裂紋與梯度存在夾角情況下，夾角對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度