近裂尖夹杂对Ⅰ型和Ⅱ型裂纹应力强度因子的影响

摘要

复合材料或金属材料中夹杂对裂纹应力强度因子的影响是一个具有重要理论意义和工程应用价值的研究课题.基于夹杂和基体之间的非协调应变的一阶精度近似计算,首先发展了一些简单的预测公式来计算夹杂对Ⅰ型裂纹应力强度因子的影响.结果表明当夹杂处在K<,O><'I> 控制区域,即,夹杂的尺寸与裂纹或其他尺寸相比是很小的时,如果夹杂和基体弹性模量之比不太大时,由一阶近似结果所得到非约束应变有较高的精度.数值算例表明范围大概在E<,i>/E<,m>≈0.5~5左右,推导的公式具有比较满意的精度,而这个应用范围已可满足一般工程复合材料的需要.这些简化公式可对处于近裂尖端不同形状,位置,大小的夹杂产生的影响作出快速的估计.第二,以相变增韧理论和Eshelby等效夹杂理论为基础,推导出Ⅰ,Ⅱ型裂纹和夹杂相互作用的基本方程并由数值分析结果证明有足够精度.基本方程及其对几种特殊的夹杂形状的简化公式提供了一个估计夹杂的形状、大小、位置以及模量对Ⅰ,Ⅱ型裂尖应力强度因子的影响的方法.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1工程背景

1.2课题的主要研究内容

第二章Eshelby夹杂理论

2.1均匀夹杂问题

2.2非均匀夹杂问题

2.3有外力作用的均匀夹杂问题

2.4有外力作用的非均匀夹杂问题

2.5 Eshelby张量

2.6弹性矩阵各分量

第三章夹杂对Ⅰ型裂纹应力强度因子的影响的最低阶精度解法

3.1模型和公式推导

3.2数值算例

3.3讨论和结论

图

第四章用Eshelby等效夹杂理论来计算Ⅰ型裂纹和夹杂的相互作用

4.1模型和公式推导

4.2数值算例

4.3本章的讨论和结论

图

第五章用Eshelby等效夹杂理论来计算Ⅱ型裂纹和夹杂的相互作用

5.1简介

5.2模型和公式推导

5.3数值算例

5.4本章的讨论和结论

图

参考文献

附录A裂纹端部相变增韧

附录B如何在Ansys中计算复合载荷的J积分

致谢

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