功能梯度材料中材料梯度对裂纹扩展路径的影响

摘要

本文采用粉末冶金方法制备出NiCr/ZrO2体系功能梯度材料。在非对称三点弯曲加载方式下，采用单边开口试件裂纹平行于梯度方向，通过实验研究材料梯度对于裂纹偏转角和裂纹扩展路径的影响。实验将功能梯度试件分为两组：1．裂纹位于弹性模量较小一侧;2．裂纹位于弹性模量较大一侧，并用均匀材料做对比实验。实验结果表明：裂纹位于弹性模量较大一侧试件的偏转角小于裂纹位于弹性模量较小一侧试件，均匀材料的偏转角位于两者之间。根据最大周向应力准则，采用扩展有限元方法预测了裂纹的初始偏转角和裂纹扩展路径。