功能梯度材料靜動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)參量研究及有限元程序設(shè)計(jì).pdf

1、功能梯度材料是一類非均勻材料，它正越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到許多領(lǐng)域。研究功能梯度材料的力學(xué)特性也逐漸成為力學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，特別是功能梯度材料的斷裂問(wèn)題尤其如此。功能梯度材料的斷裂過(guò)程中也有一個(gè)重要參量，即裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子，它表征了裂紋尖端區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的強(qiáng)弱，因此許多學(xué)者開展了這方面的研究。
　　本文主要內(nèi)容是研究載荷作用下功能梯度材料裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化規(guī)律。由于功能梯度材料的材料參數(shù)是變化的，導(dǎo)致從理論上分析非常困難，但是數(shù)值

2、分析卻是一種有效的方法。根據(jù)線彈性斷裂力學(xué)的基本理論，作者編寫了計(jì)算功能梯度材料斷裂問(wèn)題的有限元程序，并用一些算例進(jìn)行了驗(yàn)算。
　　本文第一章介紹了功能梯度材料斷裂問(wèn)題的研究歷史，并就本文主要研究的有限元方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹;第二章重點(diǎn)介紹了裂尖退化單元理論及程序編寫流程;接下來(lái)兩章主要從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩個(gè)方面進(jìn)行算例計(jì)算;最后一張是總結(jié)，程序語(yǔ)句列在附錄中。第三章是靜態(tài)計(jì)算，計(jì)算模型是薄板和圓筒，主要研究彈性模量按照指數(shù)和線性規(guī)律變化

3、;通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn):裂紋越長(zhǎng)，在載荷大小相同條件下應(yīng)力強(qiáng)度因子也越大;彈性模量大的一側(cè)應(yīng)力強(qiáng)度因子較大;裂紋傾角在0～90°范圍內(nèi)，傾角越大KⅠ越小，KⅡ型應(yīng)力強(qiáng)度因子先增大后減小。第四章主要以Al2O3-Ti功能梯度材料為研究對(duì)象，選用計(jì)算模型與第三章相同。
　　通過(guò)研究突加載荷加載方式下的計(jì)算發(fā)現(xiàn):裂紋越長(zhǎng)，應(yīng)力強(qiáng)度因子的振動(dòng)周期越大:裂紋面平行于梯度方向時(shí)其裂尖動(dòng)靜動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子比值（Kdyna/Kstat）的峰值在2左右波動(dòng)