结合材料界面裂纹应力强度因子的研究

摘要

不同材料结合的材料（简称结合材料，又称双材料）的应力分析和强度评价方法是目前工程应用的热点。它的产生和发展是与现代工业中广泛应用复合材料、结合材料等新型材料这个背景密切相关的。结合材料的力学性能及其可靠性评价是工程中亟待解决的问题。 结合材料的破坏往往从界面端开始，而应力强度因子是推断裂纹是否扩展的一个重要参数。对于直角结合材料界面端，其奇异应力场可仅用一个应力强度系数来表示，而断裂是在该奇异应力场的支配下发生的，因此可用应力强度系数作为评价参数；对于在界面端含有初始界面裂纹的直角结合材料，其应力强度因子仅和界面裂纹长度以及Dundurs参数有关；对于在界面端含有初始界面斜裂纹的直角结合材料，其应力强度因子也只与初始裂纹长度，初始裂纹倾斜角，以及Dundurs参数有关。本课题通过在界面端界面方向以及任意方向引入初始裂纹，对大量结合材料进行数值分析，考察结合材料界面端应力强度系数和结合材料界面端界面裂纹、界面斜裂纹应力强度因子之间的相互关系，并建立关于三者的经验公式。