脆性材料中复合型断裂准则的研究

摘要

本文首先对脆性材料中复合型钝裂纹的开裂准则进行了研究。根据钝裂纹裂端面上最大拉应力导出了相应的开裂准则，该准则适用于有限长椭圆裂纹和含有椭圆形钝化裂端的无限长裂隙两种模型。然后，以Eshelby等效夹杂理论为基础，导出了位于理想尖裂纹端部二相粒子内应力的解析表达式，其精度得到了有限元数值结果的验证。并且根据夹杂内应力，得到了脆性夹杂致裂材料的断裂准则，该准则包括裂纹的扩展方向和起裂临界载荷的预测。最后，通过A2091-T8铝合金断裂韧性实验数据，进一步验证了准则的正确性与合理性。本文最后推导了脆性夹杂致裂材料中钝裂纹的开裂准则。与理想尖裂纹模型不同的是，钝裂纹模型中二相粒子的体积分数、裂端曲率半径对裂纹扩展方向都有影响。