熱機載荷作用下功能梯度材料斷裂行為分析.pdf

1、功能梯度材料(FGMs)是適應航天、航空等高新技術領域對材料的特殊要求而發(fā)展起來的一種新型功能材料。由于功能梯度材料具有良好的耐高溫和抗腐蝕的特性，特別是能夠有效的緩解熱應力和殘余應力，因而被廣泛的應用于高溫環(huán)境當中。由于材料設計、生產工藝及服役環(huán)境等方面的原因，功能梯度材料內部常常產生各種形式的微小裂紋，并最終導致材料破壞。因此對含有裂紋的功能梯度材料在各種形式載荷下的斷裂行為進行研究不僅有利于功能梯度材料的設計、優(yōu)化而且有利于功能梯

2、度材料的安全使用。本論文運用ANSYS有限元軟件對熱載荷、機械載荷及二者同時作用下的功能梯度材料的斷裂行為進行三維數(shù)值模擬，分別給出了在不同外部載荷作用下裂紋尖端應力強度因子變化規(guī)律及其影響因素，為功能梯度材料的設計與分析提供了參考依據(jù)。全文共分五個章節(jié)，具體內容如下：
　　第一章對功能梯度材料斷裂問題的研究現(xiàn)狀進行了回顧。其中回顧了功能梯度材料在熱載荷和機械載荷作用下的斷裂行為研究現(xiàn)狀。
　　第二章介紹了梯度非均勻材料數(shù)值

3、模擬的有關知識以及功能梯度材料斷裂力學的基本知識。詳細介紹了功能梯度材料裂紋尖端的應力場和應變場以及應力強度因子的求解方法。
　　第三章對含有橢圓形表面裂紋的功能梯度材料在穩(wěn)態(tài)熱載荷作用下的斷裂行為進行了分析，計算了在升溫熱載荷與降溫熱載荷作用下裂紋前沿的應力強度因子，并且分析了裂紋尺寸與板的尺寸比對應力強度因子的影響。
　　第四章分析了含有Ⅰ型表面裂紋的功能梯度材料在機械載荷下的斷裂問題，分別計算了在拉伸載荷和彎曲載荷作用