基于近场动力学方法的功能梯度材料动态断裂分析

发布时间：2025-05-11 06:58

　　功能梯度材料与传统材料包括复合材料相比最大不同之处是材料属性关于空间坐标的梯度分布,从而消除了复合材料中在不同材料的结合处存在明显的界面问题。但与此同时也造成功能梯度材料力学分析的复杂性。随着功能梯度材料应用的领域越来越广泛,关于功能梯度材料力学性能的研究也是必不可少的,尤其在动态载荷作用下的断裂力学行为研究。本文是基于键型近场动力学方法,对功能梯度材料的动态断裂行为进行模拟分析,并取得以下成果:(1)提出了基于键型近场动力学的加权模型,以更合理的方式处理功能梯度材料的杨氏模量和断裂韧性对裂纹扩展的影响。根据提出的正加权函数和反加权函数模式,进行模拟结果对比分析,得到最适合功能梯度材料分析的近场动力学加权模型。并且对功能梯度材料近场动力学模型进行了收敛性分析。(2)基于优化加权的近场动力学模型,分析了含初始单裂纹功能梯度材料试件受动态拉伸荷载情况的下裂纹扩展行为和破坏形式。对初始裂纹长度以及位置在试件破坏中的影响进行了分析,发现初始单裂纹长度对试件破坏有明显影响,但是对裂纹路径影响不大,并且从应力云图中看出,应力波在材料参数较大的一侧传播速度较快。(3)分析了初始双裂纹试件动态断裂行为。...

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 功能梯度材料简介
        1.2.1 功能梯度材料发展
        1.2.2 功能梯度材料的制备
    1.3 功能梯度材料断裂问题的研究
    1.4 课题的提出以及本文主要研究内容
        1.4.1 课题提出
        1.4.2 本文的主要研究内容
2 近场动力学理论
    2.1 近场动力学基本理论
        2.1.1 破坏的判别
        2.1.2 近场动力学数值方法
    2.2 近场动力学研究现状
    2.3 本章小结
3 基于近场动力学模型功能梯度材料分析
    3.1 近场动力学中功能梯度材料参数
    3.2 功能梯度材料复合键
    3.3 基于近场动力学模型三种不同情况下的对比
        3.3.1 模拟1
        3.3.2 模拟2
    3.4 收敛性分析
    3.5 本章小结
4 初始单裂纹拉伸破坏分析
    4.1 初始边界裂纹问题
        4.1.1 初始裂纹在参数较大的一侧
        4.1.2 初始裂纹在参数较小的一侧
    4.2 中间裂纹问题
    4.3 梯度形式对单裂纹扩展的影响
        4.3.1 梯度形式为指数函数
        4.3.2 梯度形式为三角函数
    4.4 本章小结
5 初始双裂纹拉伸破坏分析
    5.1 初始共线裂纹问题
    5.2 平行边界裂纹问题
    5.3 初始单边平行裂纹问题
        5.3.1 单边平行裂纹位于弹性模量较大一侧
        5.3.2 单边平行裂纹位于弹性模量较小一侧
    5.4 梯度形式对单边双平行裂纹扩展的影响
        5.4.1 梯度形式为指数函数时
        5.4.2 梯度函数为三角函数时
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 论文创新点
    6.3 展望
附录
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表论文



本文编号：4045025