一、梯度功能材料的断裂准则（论文文献综述）
李晶琨[1]（2021）在《SiC/Ti梯度材料的烧结工艺基础与致密化机理研究》文中研究指明SiC/Ti层状复合材料兼具Ti的高延展性和导热性以及SiC的高硬度、耐磨性和隔热性能,具有非常高的应用价值。为了解决SiC/Ti层状复合材料界面处的应力集中问题,本文提出将SiC与Ti的成分进行梯度过渡,制备出SiC/Ti梯度材料,从而使材料获得更加优良的服役效果。针对SiC与Ti烧结温度难以匹配和材料界面应力集中等问题,提出采用热压烧结法制备SiC/Ti梯度材料。在实现SiC的低温致密化烧结,使其与Ti烧结温度匹配的基础上,选择适宜的中间过渡成分和梯度,制备出SiC/Ti梯度材料,并对反应机理和烧结动力学进行研究。针对SiC烧结温度过高的问题,提出了添加Mg合金烧结助剂进行SiC低温液相烧结的新方法,阐明了 Mg元素降低SiC烧结温度的机理,实现了SiC在1300℃低温下的致密化烧结。研究了原材料颗粒尺寸、烧结助剂种类和烧结时间对于SiC致密化过程的影响规律及机理,在1300℃的烧结温度下获得了高致密度且具有优良力学性能的SiC陶瓷。发现了 Mg合金在烧结过程中通过发生溶解-析出和塑性变形过程实现SiC陶瓷颗粒的低温致密化;SiC晶界处的孔洞可以促进晶界的运动和传质过程的进行。为了实现SiC的低温固相烧结,以Mg2Si为烧结助剂引入Mg元素,在1300℃下对SiC陶瓷进行烧结,获得了 96.86%以上的高致密度和优良的力学性能,并分别通过研究SiC与Mg2Si的组织演变,揭示了 Mg2Si对SiC低温致密化烧结的作用。在烧结过程中,Mg2Si保持着随机的取向,仅在烧结后期发生晶粒长大。Mg2Si与SiC基体之间保持着良好匹配的位向关系,（0-111）SiC与（1-11）Mg2Si、（10-10）SiC与（1-1-1）Mg2Si、（10-10）SiC与（400）Mg2Si、（10-12）SiC与（222）Mg2Si和（10-11）SiC与（311）Mg2Si之间分别存在较小的取向差。致密化过程主要发生在烧结前期,随着烧结时间的延长,烧结致密化的速率逐渐降低,最终趋于稳定。制备出了无中间过渡成分的SiC/Ti梯度材料,探明了其组织结构和致密化机理。无中间过渡成分的SiC/Ti梯度材料中致密程度和孔洞分布不均匀;纯SiC和纯Ti部位较为致密,随着Ti质量分数的增加,材料中开始出现孔洞;当Ti质量分数进一步增加,材料中蕴含闭孔的数量和面积比例开始降低;当Ti质量分数达到80%后,仅有少量孔洞存在于SiC聚集区的边缘部位。SiC与Ti的反应主要传质机制为片层扩散,界面未反应生成明显的化合物层,是依靠元素扩散形成的冶金结合界面;烧结致密化的过程主要发生在升温和保温阶段。提出了加入Ni3Al提升低温烧结SiC致密度的新方法,阐明了 Ni3Al对于SiC陶瓷组织改善和性能提升的影响机理。添加10wt%的Ni3Al可以使SiC获得最佳的综合性能,相比于未添加Ni3Al的SiC陶瓷,显微维氏硬度提高174.55%;断裂韧性提高27.29%。加入Ni3Al后,Al元素均匀扩散至SiC中,富Ni区域呈岛状分布于SiC基体上;SiC颗粒结合紧密,在弯曲过程中不产生颗粒的脱落和开裂;硬度压痕引起的裂纹经过岛状富Ni区域时部分能量被吸收,裂纹扩展受到阻碍。探明了不同含量的Ni3Al与Ti的反应产物、孔洞形成机制和反应机理。随着Ni3Al含量的增加,其与Ti的反应依次形成尺寸小而密集的孔洞、尺寸小而分散的孔洞和尺寸大的孔洞。尺寸小而密集孔洞出现在Ni3Al含量高的一侧,主要是由烧结不致密导致的;尺寸小而分散的孔洞以及尺寸大的孔洞为烧结中的气孔,尺寸大的孔洞内会析出富Ti的直径几十微米的颗粒。Ni3Al与Ti反应生成Ti-Ni-Al相、Ti-Al相和少量的Ni-Ti相;随着烧结温度的升高,Ti-Ni-Al相首先形成,之后含量逐渐减少,而Ti-Al相的含量逐渐增加。制备出了含Ni3Al中间过渡成分的SiC/Ti梯度材料,探明了梯度材料的组织结构与烧结致密化机理。在SiC/Ti梯度材料中,Ti元素和Si元素各自实现了梯度分布,Ni元素和Al元素在SiC与Ti成分间聚集,防止了 Si与Ti直接接触而导致过大的应力集中。梯度材料中包含四个界面,分别由Ti与Ni-Al的固液界面,Ni与Al的成分差异,Ni-Al与SiC的固液界面和Ni、Al、Si成分差异形成。烧结致密化过程是由片层扩散机制控制的,反应的激活能为184.6 kJ/mol。在以Ni3Al为中间过渡成分的SiC/Ti梯度材料中加入TiAl层进行SiC与Ti成分的阻隔。Ni3Al与TiAl界面存在金属间化合物层,TiAl与Ti间元素均匀过渡。随着烧结时间的延长,SiC/Ti梯度材料的致密化速率首先较低,之后陡然上升。烧结致密化过程由界面反应和扩散机制共同控制且由扩散机制主导,反应的激活能为338.28 kJ/mol。
颜卓程[2]（2021）在《基于力电耦合的可延展柔性传感器的设计与制备》文中提出可延展柔性电子通过对无机功能薄膜进行力学结构设计,可在保持无机材料高电子学性能的同时使器件具有宏观的可变形、可延展等特性。可延展柔性电子器件因其兼备高性能和可变形等优点受到广泛关注,目前已用于可穿戴无线射频识别、可穿戴柔性传感器,柔性电池等领域。但作为一类新型的电子器件形式,可延展柔性电子器件中的一些关键科学与技术问题仍处于初步研究阶段,急需进一步开展相关研究。从器件制备的角度,可延展柔性电子器件采用高分子有机材料作为可拉伸基底,难以直接在基底上进行材料制备和微纳米加工,因此需要发展与可延展柔性电子器件形式相匹配的器件制备方法。从性能调控的角度,由于可延展柔性电子器件在使用时会承受大变形,因此需要发展大形变条件下器件的刚柔界面力电耦合特性调控方法。本论文着眼于以上问题,针对可延展柔性电子器件刚柔界面的构筑方法和力电耦合特性调控,开展了一系列研究。在刚柔界面的构筑方面,本论文基于转印技术的思路,结合热敏粘附材料,建立了一种速度-温度多场耦合转印方法。通过研究剥离速度、温度对热敏粘附材料和器件间界面能量释放率影响机制,实现了界面能量释放率在0-951.1 J/m2范围内的宽幅调控,拓展了转印技术的材料适用范围。利用该转印方法制备了可延展柔性生物电极器件,实现了对大鼠脑皮层脑电图的稳定采集和稳态视觉诱发电位的响应。在对速度-温度多场耦合转印方法的研究基础上,发展了“切割-转移-释放”的可延展柔性器件制备方法,并利用该方法制备了5.6 GHz频段的三维蛇形天线。实验和有限元仿真结果表明,该天线可在单轴拉伸至200%时保持稳定的射频性能,并能削弱人手触摸对于天线射频性能影响。在力电耦合特性调控方面,本论文通过对蛇形网状压电薄膜的微观应变与薄膜极化间耦合机理的分析,建立了可延展柔性压电器件的力电耦合调控模型。基于以上研究结果,设计制备了可穿戴喉部微应变无线传感器件。该器件的机械延展率为27.5%,输出灵敏度分别为72 V/ε和272.73 n A/ε,并可结合机器学习技术实现对语音的准确识别。在上述研究的基础上,本论文进一步提出了一种适用于可延展柔性器件的三维可延展结构设计。通过在三维螺旋构型中融入分形蛇形设计,该可延展结构可实现在轴向和径向的高延展性。利用该结构,设计制备了三维可延展LED电路和智能螺旋指套等器件,实现了指尖心电信号、皮肤电导和人体指尖触觉信号的实时采集,展示了在情感识别和触觉模拟等方面的应用。鉴于目前的数据采集系统与本论文研发的可延展电子器件不匹配的问题,本论文还开发了相应的可穿戴无线数据采集系统。与目前医院所用的大型多参数动态生理监护仪相比,该系统功耗低、体积小、重量轻,可以实现对高保真电生理信号,包括心电、头皮脑电和肌肉电信号的采集,以及运动伪影等常见干扰信号的处理。
郑辉庭[3]（2020）在《CoCrFeNi系高熵合金定向凝固组织演变及力学性能》文中研究表明高熵合金是含有四种或四种以上元素以等摩尔比或近等摩尔比组成的一种新型合金,凝固时形成简单的FCC或BCC固溶体相而不是复杂的金属间化合物相。这种独特的固溶体结构,使得高熵合金具有高强度、高塑性、高耐腐蚀性等优点,是一种极具发展潜力的新型金属材料。铸造合金的性能取决于合金的成分C0、凝固速度V、温度梯度G。在传统的铸造方法中,由于这三个因素不能独立控制,因此对于高熵合金凝固过程的研究一直较为缺乏。定向凝固技术是一种可以分别独立控制合金凝固速度V和温度梯度G的凝固技术,适用于新型金属材料凝固机理的研究。本文采用定向凝固技术系统地研究CoCrFeNi系高熵合金在不同定向凝固条件下的相组成和微观组织演变与力学性能的关系。通过设计加入与Co、Cr、Fe、Ni混合焓较为接近的Mn元素和Cu元素,以及混合焓较负的Al元素和Ti元素,研究添加原子尺寸差异较小且混合焓较为接近的Mn元素和Cu元素,原子尺寸差异较大且混合焓较负的Al元素和Ti元素对CoCrFeNi高熵合金基体的组织演变及力学性能的影响规律。全文通过系统的分析和讨论,得出如下研究结论:在CoCrFeNi高熵合金的定向凝固过程中,随着抽拉速度由5μm/s增加到50μm/s,固液界面形貌呈现出胞状晶→胞状树枝晶→树枝晶的转变。通过理论计算得出CoCrFeNi高熵合金胞晶→枝晶临界转变速度为26.1μm/s。随着抽拉速度的提高,CoCrFeNi高熵合金的屈服强度由233MPa提高到383MPa,断裂强度由431MPa提高到596MPa,与此同时,所有试样的延伸率均超过34.3%。等摩尔比的Mn元素添加到CoCrFeNi高熵合金中进行定向凝固后,发现加入原子尺寸及混合焓与基体较为接近的Mn元素,CoCrFeNi Mn高熵合金的相组成是富CoCrFeNi的FCC1型固溶体和富Mn Ni的FCC2型固溶体。抽拉速度由5μm/s增加到100μm/s时,富CoCrFeNi的FCC1固溶体的择优生长方向由（001）转变为（101）,富Mn Ni的FCC2型固溶体的择优生长方向是由（010）转变为（110）。富Mn Ni的FCC2型固溶体不能作为增强相显着提升高熵合金的力学性能,拉伸过程中裂纹萌生在富Mn Ni的FCC2型固溶体和富CoCrFeNi的FCC1型固溶体的界面,最终导致试样的断裂。加入等摩尔比Cu元素后,由于原子尺寸和混合焓与基体中各组元较为接近,CoCrFeNi Cu高熵合金的相组成为富CoCrFeNi的FCC1型固溶体和富Cu-Ni的FCC2型固溶体。加入Cu元素形成的FCC2型固溶体不能作为增强相显着增加合金的强度,但是可以提升合金的塑性。拉伸变形过程中富Cu Ni的FCC2固溶体在断裂过程中形成韧窝,富CoCrFeNi的FCC1固溶体则形成撕裂棱和解理台阶。8at.%Al原子加入CoCrFeNi高熵合金后,由于Al原子与Ni原子的混合焓较负,（CoCrFeNi）92Al8高熵合金的组织由单相的FCC固溶体转变为FCC+BCC双相固溶体结构。8at.%Al原子的加入可以显着提升CoCrFeNi高熵合金基体的强度,这是由于混合焓最负的Al-Ni原子对均匀分布在晶界上形成BCC固溶体相。由于Ti原子与基体中各元素的混合焓较负,Ti原子的加入使得大量尺寸较大的Co3Ti和Ni3Ti等金属间化合物生成。这些尺寸较大的金属间化合物在变形过程中不能起到强化基体的作用,反而容易形成裂纹。加入等摩尔的Al元素和Ni元素形成名义成分Al CoCrFeNi2.1的高熵合金,定向凝固后的组织为富Co Cr Fe的FCC型固溶体和富Ni Al的BCC型固溶体。Al CoCrFeNi2.1高熵合金的平衡凝固路径为L→L+FCC→L+FCC+BCC→FCC+BCC,在抽拉速度为5μm/s的近平衡凝固状态下,富Co Cr Fe的FCC型固溶体相具有明显的生长优势而成为领先相。在抽拉速度为100μm/s快速凝固条件下,获得的组织为几乎全片层状的共晶组织。阐述了Al CoCrFeNi2.1高熵合金在近平衡凝固条件下和非平衡凝固条件下所获得组织的差异。当抽拉速度在较低的5μm/s时,Al CoCrFeNi2.1高熵合金的断裂强度为696MPa,延伸率为33.3%。当抽拉速度增加到100μm/s时,断裂强度提高到1012 MPa,延伸率为14.5%。
王鑫[4]（2020）在《非对称蜂窝夹芯结构抗冲击性能研究》文中认为在现代战争中雷达隐身已经成为航空飞行器的重要指标。而在飞行器中蜂窝夹芯结构是作为减轻飞机重量的重要结构材料,同时蜂窝夹芯结构具有非常强的可设计性。为了使作为蒙皮材料的蜂窝夹芯结构具有电磁波吸收功能,需要对蜂窝夹芯结构进行结构隐身一体化设计,兼顾力学和吸波双重设计指标。上面板应具有电磁波透射/承载功能,下面板具有电磁波反射/承载功能,蜂窝芯子通过挂壁或填充功能材料使其具有电磁波吸收功能。由于这种电磁吸波功能的引入,造成了蜂窝夹芯板几何结构的非对称和材料体系的非对称,进而影响到蜂窝夹芯结构的力学性能。本论文重点研究非对称蜂窝夹芯板的抗冲击性能。由于复合材料在动态加载时,材料强度会随应变率的变化而变化。首先用Cowper Symonds模型拟合了复合材料的强度随应变率变化的规律。然后利用LS-DYNA建立了非对称蜂窝夹芯结构的有限元模型,将拟合的结果引入到有限元模型中。利用建立的有限元模型研究了非对称蜂窝夹芯板在不同低速冲击能量下的失效模式。仿真结果表明,在低能量范围内,主要为上面板基体拉伸失效,蜂窝芯子屈曲,芯子和面板脱粘,芯子变形范围只集中在冲击区域内。功能填充材料的引入会抑制面板的损伤,分层损伤减小了4.1%。同时功能材料密度较低,质量并没有明显的增加,保留了蜂窝夹芯结构轻质、高强的特点。研究了芯子高度、几何结构不对称和材料体系不对称对非对称蜂窝夹芯板抗冲击性能的影响。发现芯子高度在5-15mm范围内对接触力的响应影响较小,相比之下芯子为10mm时的非对称蜂窝夹芯板损伤面积较小。与冲头直接接触的上面板对接触力的响应影响较大,在相同质量下,上下面板厚度比从0.5到2变化时,基体的损伤面积减小。下面板厚度改变会影响结构的整体刚度,从而对接触力响应产生影响,但相比上面板影响效果较小。上面板的材料体系是影响冲击响应的重要因素,当面板厚度不变时,改变材料体系对抗冲击性能的影响较大。上面板为玻纤/环氧的抗冲击性能较好。开展了蜂窝夹芯板的低速落锤试验和冲击后剩余强度试验研究。利用落锤试验验证了有限元仿真模型的准确性。在相同质量下,非对称蜂窝夹芯板的压缩强度低于对称蜂窝夹芯板的压缩强度,约为对称蜂窝夹芯板强度的三分之二。在3.5J的能量冲击下,非对称蜂窝夹芯板的剩余强度降低了17.6%,而对称蜂窝夹芯板的剩余强度降低了39.5%。由此可见,非对称蜂窝夹芯板的抗冲击性能要优于对称蜂窝夹芯板。探究了非对称蜂窝夹芯板在高速侵彻情况下的响应。结果表明:非对称蜂窝夹芯板的弹道极限比对称蜂窝夹芯板降低了10.5%,非对称蜂窝夹芯板10%的能量由蜂窝芯子吸收,50%能量被碳纤/环氧吸收,40%能量被玻纤/环氧吸收。在相同质量下,非对称蜂窝夹芯板的抗侵彻能力相比于对称蜂窝夹芯板略有下降。研究了非对称蜂窝夹芯板的鸟撞问题。在115m/s的速度下,非对称蜂窝夹芯板会被击穿。上面板的损伤小,维持原有形貌的能力高于下面板,上面板抗冲击性能好;下面板的能量吸收多,对内部结构的保护能力大于上面板。
畅泽欣[5]（2020）在《激光增材制造锆基块体非晶合金的成形机制与组织性能研究》文中进行了进一步梳理块体非晶合金具有比相同成分的晶态合金更加优异的物理、化学及力学性能,这使得非晶合金材料广泛应用在航空航天、汽车工业、光学元件、生物医学等领域。目前采用传统技术制备块体非晶合金时,由于存在临界冷却速度和尺寸的限制,从而会制约其作为结构材料和功能材料的广泛应用。激光增材制造技术结合了激光快速加热、快速冷却的特点和增材制造设计自由、材料利用率高及制备复杂结构能力的特点,为突破块体非晶合金尺寸受限提供了一种潜在的途径。本文采用激光增材制造技术,基于点-线-面-体成形模型,研究了块体非晶合金一体化成形机理,并在此基础上探索了大尺寸块体非晶合金的力学性能。论文基于点-线-面-体成形模型,利用ABAQUS数值模拟方法,研究了激光增材制造块体非晶合金的成形过程中不同微区（熔池区、重熔区和热影响区）的热历史发展。发现由于不同微区在不同的熔池累加重叠方式下,受到的热历史不同,导致冷却速度和晶化趋势不同;在数值模拟脉冲激光和连续激光增材制造块体非晶合金成形过程中,不同微区的冷却速度都远远超过非晶合金成形需要的临界冷却速度,因此采用激光增材制造技术理论上可以实现不受尺寸限制的块体非晶的成形。采用了递进式块体非晶合金成形研究方法,分别研究了非晶微区的原位成形,温度干涉区的非晶合金成形,块体非晶合金的成形。发现单熔池的非晶成形是块体非晶合金成形最重要的因素;温度干涉区包括重熔区和热影响区,由于受到重熔效应和结构弛豫的影响,会出现不同程度的晶化现象;制备的块体非晶合金厚度为1.6 mm,非晶率随着沉积层数的增加而增加,并且块体非晶合金呈现优异的耐腐蚀性能与微纳力学性能。利用激光增材制造技术制备了非晶率达82.5%的锆基块体非晶合金,结合ABAQUS数值模拟研究,发现采用基材为纯锆板,原材料为非晶态粉末时,制备的块体非晶合金熔池区可以形成完全非晶状态;重熔区受到重熔效应的影响,出现了少量的晶化,组织由非晶基体与少量纳米晶Al5Ni3Zr2复合组成;热影响区在成形过程中经历了至少四次有效热循环,出现了严重的晶化现象,组织由非晶基体、树枝晶Cu Zr和大量的纳米晶Al5Ni3Zr2组成。明晰了激光加工工艺与激光扫描策略对块体非晶合金成形的影响规律。在不同激光工艺参数和激光扫描策略条件下,制备的块体非晶合金接近完全非晶状态;当激光能量较低（40 W/60 W）时,沉积层的致密度较低;优化后的激光加工参数是激光能量为100 W,激光扫描速度为2500 mm/s,层间旋转角度为67°,块体非晶合金致密度最大,组织最均匀,而且表现出优异的微纳力学性能。实现了接近完全非晶状态、尺寸为15 mm×15 mm×10 mm的Zr50Ti5Cu27Ni10Al8大块非晶合金的激光增材制造。不同制造方向的室温拉伸测试结果表明,水平方向非晶合金的平均抗拉强度仅为467 MPa,这可能是由于材料中存在少量的成形缺陷导致的,其拉伸断裂方式为正应力断裂,无塑性变形,拉伸断口形貌包括河流状花样和解理台阶。不同制造方向的室温压缩测试结果表明,两个方向的平均抗压强度可以达到1465 MPa,其压缩断裂方式为剪切断裂,呈现少量的塑性变形,压缩断口形貌包括脉状花样、韧窝花样和解理台阶。
郭昱彤[6]（2020）在《功能梯度材料板裂纹尖端应力强度因子研究》文中研究说明梯度功能材料的产生是为了满足实际生产中的使用要求而研发的新型材料。它是以普通材料为辅助,利用复合技术不断改变组成要素,使得其组分和结构从一个方向到另一个方向连续变化,进而得到功能随着组成要素缓变的材料。它在许多领域都有应用,因此考虑功能梯度材料的安全性是必不可少的。所以,研究这种材料的断裂行为显得尤为重要了。本文首先考虑了具有静态裂纹和运动裂纹的反平面载荷作用下的无限大板裂纹尖端的力学性态,其次考虑了具有动态裂纹的反平面载荷作用下的无限长条裂纹尖端的力学性态。以任意次负指数幂函数来表示切变模量。引入余弦变换,利用该变换将控制方程转化成标准的Bessel积分方程,然后依据代入法获得对偶积分方程。凭借Copson-Sih法给出对偶积分方程数值解法的过程。数值分析了无限大板和无限长条梯度功能材料裂纹尖端的应力强度因子。这些结果为材料界研究裂纹的断裂行为作出了贡献。最后,主要考虑非均匀系数、裂纹长度、裂纹速度和梯度参数对应力强度因子的影响。
樊建领[7]（2020）在《梯度泡沫材料结构力学性能及非线性力学行为研究》文中研究表明目前全球范围内都在积极发展各种新型功能材料,新型材料是各国竞争的重点,也是决定国家高端制造业及国防安全的关键因素。国内外关于新型材料的研究日新月异,尤其是功能材料的研究,而梯度泡沫材料作为功能材料的一种,已成为广大学者研究的重点之一。由此,本文以梯度泡沫材料为研究对象,在系统总结国内外文献的基础上,对梯度泡沫金属材料的基本力学物理量进行了数学表征,并对均匀泡沫材料的力学性能进行了试验研究,主要包括拉伸试验、冲击试验和弯曲试验,结合理论分析,得到了不同密度的泡沫材料的力学性能试验结果;同时,采用理论与数值研究相结合的方法,建立梯度泡沫金属梁和圆板在机械载荷、热载荷作用下的力学模型,采用参数退化的方式验证了梁的屈曲问题,利用梁结构的弯曲试验结果与数值分析结果进行了比较,验证了理论分析的可行性;在此基础上采用轴线可伸长Euler梁理论和圆板的经典理论推导了梁和圆板的控制方程,采用打靶法对不同边界条件的控制方程进行了求解,获得了大量数值结果,以期为梯度泡沫材料的工程应用提供数据支持和参考。本文的主要研究工作如下:1.首先分析了梯度泡沫材料物性参数的基本力学表征关系,包括泡沫材料的孔穴尺寸和形状与相对密度的关系;泡沫材料相对密度、孔隙率、泡沫梯度等参数对于力学物理量（弹性/剪切模量、屈服强度等）的数学表征。2.采用试验的方法对相对密度不同的泡沫铝在不同条件下的力学性能进行了试验研究。均匀泡沫材料的拉伸、冲击、弯曲性能对试验速率、温度、相对密度均有一定的依赖效应,其中对密度和温度的依赖效应明显;以及利用试验的结果对泡沫材料的基本力学关系式进行了拟合求解。3.对于不同孔隙率的泡沫材料梁结构,利用参数退化和弯曲试验结果比较验证的基础上,基于轴线可伸长的Euler梁理论,首先建立了横向稳态温度场条件下泡沫材料梁的自由振动的动力学控制方程;然后把控制方程的解分解为静态解和动态解两部分,考虑温度场的横向非均匀性,研究了温度载荷下梯度泡沫材料梁结构在非线性静态平衡构形附近的微幅振动,在此基础上采用打靶法求解了静态热屈曲变形及静平衡构形附近的小振幅自由振动,数值分析了温度载荷、材料孔隙率0e等因素对泡沫材料梁静态平衡路径、自振频率的影响。4.基于圆板的经典理论,建立了纵横向机械载荷作用下梯度泡沫材料圆板的非线性弯曲及屈曲控制方程。研究了两种边界条件下梯度泡沫材料圆板的静力学稳定性问题,采用打靶法获得了静弹性变形和屈曲问题的数值解。定量地分析了材料梯度指数n、边界条件等因素对梯度泡沫材料圆板静态弯曲及屈曲平衡路径的影响。5.基于圆板的经典理论,首先建立了横向一维稳态热载荷作用下梯度泡沫材料圆板在热屈曲平衡构形附近自由振动的动力学控制方程;然后把控制方程的解分解为静态解和动态解两部分,同时考虑温度场横向非均匀性,研究了温度载荷下梯度泡沫材料圆板结构在非线性静态平衡构形附近的自由振动问题;最后采用打靶法求解了热弹性变形和静平衡构形附近的小振幅自由振动问题。数值分析了不同边界条件、热载荷、材料相对密度梯度等因素对梯度泡沫材料圆板临界屈曲热载荷、屈曲变形以及自由振动的影响。
高翔[8]（2019）在《增强体网状分布对SiCp/Al复合材料力学性能影响的有限元模拟》文中指出增强体构型分布是影响金属基复合材料力学与物理性能的重要因素。本文采用有限元仿真技术,对增强体呈网状分布的Si Cp/Al复合材料进行变形、断裂行为模拟、预测了复合材料的力学性能,采用试验对模拟结果进行了初步验证,结果表明,构建的三维模型可应用于增强体网状分布构型的复合材料的性能预测、构型设计和优化。对颗粒均匀分布的相同颗粒体积分数复合材料拉伸行为模拟发现,复合材料的加工硬化率随颗粒尺寸减小而增大,屈服强度随颗粒尺寸减小而提高。这是由于在复合材料变形过程中,小尺寸颗粒周围的基体中可产生更高密度的位错,基体中的应力水平提高,进而提高了复合材料的强度。颗粒直径1μm的复合材料中,基体与颗粒的平均应力分别为1050 MPa和303 MPa,远高于颗粒直径20μm的复合材料（735 MPa和268 MPa）。然而,颗粒尺寸增大,颗粒缺陷增加,其断裂强度下降。因此随颗粒尺寸增大,裂纹萌生的形式由近界面区基体失效转变为颗粒开裂。增强体长径比在5～10区间时,复合材料的弹性模量和屈服强度变化较快。长径比为20:1时,复合材料弹性模量和屈服强度（90.9 GPa和324 MPa）均高于长径比1:1的复合材料（85.9 GPa和299 MPa）。对增强体网状分布（网状构型）的复合材料拉伸行为模拟发现,增强体连续度是影响复合材料性能的关键因素。在增强体局部体积分数较高的情况下,增强体的承载能力提高,复合材料的模量和强度随之提高。增强体局部体积分数由0.30增加到0.57时,平行于拉伸方向的网络层（Pa W）内的Si C颗粒承担的应力从～500 MPa增加到750-1000 MPa。网状构型复合材料的弹性模量89.5GPa、屈服强度315 MPa均高于增强体均匀分布复合材料。然而局部体积分数提高到>0.38时,复合材料脆性断裂倾向显着提高。颗粒形状对网状构型复合材料性能的影响,可归结为颗粒尖锐程度对应力集中的影响。尖锐的六面体颗粒在网络内部造成较高的应力集中,因此富增强体网络内的应力水平较高,Si C颗粒承担了更多的载荷。这对复合材料的模量和屈服强度有益。然而应力集中也促使颗粒更早的开裂,这将恶化材料的延伸率。长径比对网状构型复合材料性能的影响则呈现出一种竞争关系:一方面增加长径比将削弱增强体的连续度,另一方面大长径比的晶须承载能力高于颗粒。因此随着增强体长径比的增加,网状构型复合材料的弹性模量和屈服强度呈现出先减小再增加的变化趋势。此外,长径比由1:1增加到10:1,网状构型复合材料延伸率由4.7%增加到了6.5%。说明通过增加长径比来提高网状构型设计的增强效果是一种可行的办法。实验证明,较厚的网络厚度将导致基体软相尺寸降低、削弱合金基体的变形能力,使复合材料易于发生脆性断裂。此外,较厚的网络厚度情况下,裂纹扩展时偏转角度降低,微裂纹聚合所需自由能降低。一部分基体软相中,能够观察到明显的塑性变形特征,而另一部分则没有该特征。说明元胞内基体的变形是不均匀的。这意味着复合材料变形过程中,元胞间的变形是相互协调且相互制约的。本文中实验结果与仿真结果在很多方面是吻合的:网状构型复合材料的强度模量提高而延伸率下降;裂纹优先在Pa W萌生,当外加载荷继续增大,垂直于拉伸方向的网络层（Pe W）中随后出现微裂纹并易于汇聚,这也侧面验证了Pa W内颗粒能够承担更大的载荷;Pa W内的微裂纹受到了基体合金的钝化作用;I型裂纹主导了材料的损伤行为;主裂纹由Pe W扩展到Si C/Al–Al“界面”。这些现象表明本课题的仿真技术是可靠的。
沈日麟[9]（2019）在《面向复杂断裂行为的相场法研究及应用》文中进行了进一步梳理在现代社会,断裂是困扰着先进材料和结构系统的安全使用主要问题之一,因此对材料的断裂行为的研究具有重大的理论和实际价值。纵观国内外研究现状,研究材料断裂行为的力学模型基本可以分为两类:基于断裂力学的离散裂纹模型和从连续介质力学出发的连续损伤模型。然而两类方法均存在着一定程度的不足。相场法由于不需要材料包含初始裂纹,无需引入裂纹起裂准则,可以连续表征材料从裂纹萌生、裂纹扩展到失效的全过程而在断裂力学领域获得了广泛的关注。尽管相场法已经在越来越多的断裂力学问题中表现出其优越性,但是其发展时间较短,尚存在明显的不足之处。本论文将针对已有相场法在模拟材料断裂行为的不足之处展开一系列研究。第一章主要介绍了本论文的研究背景、目的和意义。回顾了研究材料断裂行为的经典方法——断裂力学方法和连续损伤力学方法以及与之相应的计算力学方法,阐明了这些方法在研究复杂断裂机制的优势和不足之处。接着,提出相场法的起源及其相较于以上两种方法的优点和缺点,并从裂纹阻力和裂纹驱动力两个方面阐述了相场法的研究现状。最后提出了本文的整体研究框架。第二章首先整理了相场法控制方程以及相应的有限元离散格式。其次,拥有复杂材料属性和几何构型的模型往往因缺乏解析解而难以开展代码验证工作。针对这一情况,第二章引入流体力学领域的代码验证方法-虚构解法到固体力学领域,并验证了相场法有限元代码的正确性。最后,通过和经典梯度损伤模型对比,进一步突出了相场法在断裂研究领域的优势。第三章中,针对第二章中传统相场法在表征混合型断裂问题时的不足展开研究。传统相场法仅仅考虑了Ⅰ型断裂能,对于Ⅰ型Ⅱ型断裂能存在巨大差异材料,无法准确表征其在混合型载荷作用下的裂纹扩展路径。文章借鉴了断裂力学准则中的基于临界能量释放率的线性断裂准则,提出了考虑Ⅰ型和Ⅱ型断裂能的幂指数型的改进相场法。首先,基于含斜裂纹岩石压缩断裂实验验证了其复杂的断裂机制,即次生裂纹导致试样最终失效。接着,基于剪切平板实验,探究了材料参数、能量分割方法对材料混合型断裂行为的影响,结果表明当前方法对模拟不同材料的混合型裂纹扩展具有独特的优势。上述几章主要针对弹性材料展开研究,第四章在相场法框架内引入粘性裂纹驱动力来研究粘弹性材料在环境退化因素作用下的加速损伤机理。文中基于细观力平衡方程,推导了粘弹性问题的控制方程,并给出了有限元分析中相应的余量矩阵和雅克比矩阵。基于经典的粘弹性实验如应力松弛和蠕变实验,循环载荷实验和不同应变率载荷实验,以及Ⅰ型和混合型裂纹扩展的数值分析表明了所提出的粘性裂纹驱动力可以有效表征粘弹性材料的加速裂纹扩展。此外,数值分析获得的混合型裂纹扩展的裂纹路径与实验中的裂纹路径一致吻合,表明了当前方法对于研究粘弹性材料的断裂行为十分有效。到目前为止,所有的研究都针对均质材料展开。第五章中,结合了第四章提出的粘弹性相场法和代表性体元建立了细观损伤模型,从细观尺度研究了聚合物粘接颗粒复合材料的复杂断裂行为。首先研究了细观结构特征如颗粒尺寸和颗粒体积分数对复合材料断裂行为的影响。接着,研究了应变率载荷和粘性裂纹驱动力对材料断裂行为的影响。最后,分析了这类材料在三轴压缩载荷的作用下的断裂力学行为。所获的数值结果均和文献中的结果相吻合。第六章针对弹性非均匀材料-人体肱骨近端的复杂断裂行为,从宏观尺度进行了研究。本文在传统相场法理论的框架内,提出了幂指数型的骨骼密度和断裂能的关系。首先进行了网格收敛性分析以选定合理的网格尺寸。接着,研究了长度尺度和断裂能空间变化参数改变对骨骼断裂行为的影响。获得的数值结果定量和定性上都与实验结果一致,从而证明了考虑非均匀断裂能的相场法可以有效预测肱骨骨骼非均匀材料的复杂断裂行为。与此同时,数值研究中首次证明了实验中的推论,即裂纹从人体肱骨内部软质骨萌生、向表面皮质骨层扩展直到最终失效。
倪秀英[10]（2018）在《基于抗疲劳裂纹扩展的二维梯度陶瓷刀具研制与切削性能研究》文中研究指明随着现代工业的迅速发展,各种高硬高强度的零件越来越多地被采用,并且零件的表面大多数不连续,传统的车削技术难以胜任对高硬度材料的断续车削,而刀具材料是制约断续硬车削加工技术发展的瓶颈,因此研制适合高速断续切削的高性能刀具对于推动现代制造业的发展具有重要意义。本文以高速断续车削淬硬钢20CrMnTi刀具失效机理为依据,进行梯度陶瓷刀具材料设计和二维梯度刀具结构设计,对二维梯度刀具结构与烧结工艺进行优化,研制二种适用于在不同切削参数下断续车削的二维梯度陶瓷刀具,并研究宄刀具的断续切削性能。通过陶瓷刀具断续切削淬硬钢实验,结果表明:刀具的主要失效机理为热-机械疲劳损伤。在较大的切削速度下,热载荷作用使刀具的损伤加剧,此时热疲劳是主宰刀具寿命的主要因素,因此刀具上刀-屑接触区破损;而在高进给量下断续切削时,由于刀具承受更高的冲击力,其主要失效机理为机械疲劳,因此前刀面发生较大面积的贝壳状的疲劳断裂。在切削仿真的基础上,进行低周疲劳模拟,结果发现:在断续切削时,刀具受到循环变化的载荷作用,刀具前刀面容易出现疲劳裂纹。因此,满足断续切削淬硬钢的刀具性能要求为:用于高速切削的刀具应具有较高的硬度和抗热疲劳性能;用于高进给量切削的刀具应具有较高的硬度、韧性和强度。根据断续切削淬硬钢试验和有限元仿真结果,合理确定每一层原材料初始粉末粒度及含量,初步建立了适合断续切削淬硬钢的梯度刀具的宏微观设计模型。利用Abaqas软件对梯度陶瓷刀具材料的三点弯曲疲劳实验进行仿真,优化了适用于大进给量切削的二维梯度刀具的结构尺寸。运用传热分析,对用于高速切削的梯度陶瓷刀具结构进行了优化,确定了二维梯度刀具的结构参数。采用粉末铺填、二阶段热压烧结工艺,制备了一维、二维梯度刀具材料,优化确定了一维梯度刀具材料的梯度结构参数,即层数为5层,表层层厚为0.085mm。梯度刀具材料的最合适的第一阶段烧结温度为1700℃,第二阶段烧结温度和保温时间分别为1450℃和60min。以最优的二阶段烧结工艺,成功烧结出综合力学性能最佳的二维梯度刀具材料GAWTN51-20和GAWTN51-45,其中GAWTN51-45的抗弯强度、表层硬度和断裂韧度分别达到1005MPa、23.20 GPa和 10.56MPa·m1/2。应用水淬实验对比研究了均质、一维梯度、二维梯度陶瓷刀具材料的抗热冲击性能。一维梯度材料GAWTN51和二维梯度材料GAWTN51-20的临界抗热震温差为600℃,其抗热冲击能力优于均质陶瓷材料AWT。应用压痕-淬火法比较研究了均质、一维梯度、二维梯度陶瓷刀具材料的抗热疲劳性能,试验结果表明:二维梯度材料的裂纹扩展长度略低于一维梯度材料的,明显低于均质陶瓷刀具材料的,并且二维梯度刀具材料沿梯度方向的热疲劳裂纹扩展受到抑制。最后研究了二维梯度刀具在不同切削参数下,断续干切削淬硬钢20CrMnTi的性能。在不同的进给量下,二维梯度陶瓷刀具的寿命均大于一维梯度陶瓷刀具和对应的均质陶瓷刀具,并且进给量越大,优势越明显。二维梯度陶瓷刀具具有较强的抑制前刀面疲劳裂纹萌生和扩展的能力,因此避免了前刀面破损。另一方面,在不同的切削速度下,二维梯度刀具相比一维梯度陶瓷刀具和对应的均质陶瓷刀具具有更长的寿命。二维梯度刀具具有较好的抗热疲劳性能,因此在较高的切削速度下,前刀面的破损较小。
二、梯度功能材料的断裂准则（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、梯度功能材料的断裂准则（论文提纲范文）
（1）SiC/Ti梯度材料的烧结工艺基础与致密化机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 文献综述 |
| 1.1 研究目的与意义 |
| 1.2 金属/陶瓷梯度材料的发展和应用 |
| 1.2.1 金属/陶瓷梯度材料的发展 |
| 1.2.2 金属/陶瓷梯度材料的应用 |
| 1.3 热压烧结工艺研究现状 |
| 1.3.1 颗粒尺寸对致密化效果的影响 |
| 1.3.2 烧结工艺对致密化效果的影响 |
| 1.3.3 烧结过程物质迁移机制 |
| 1.3.4 烧结致密化过程 |
| 1.4 SiC热压烧结研究现状 |
| 1.4.1 SiC的热压烧结工艺 |
| 1.4.2 烧结助剂对SiC致密化的影响 |
| 1.4.3 SiC烧结的致密化机理 |
| 1.4.4 SiC烧结的温度限制 |
| 1.5 金属/陶瓷梯度材料的结构、制备与使用性能 |
| 1.5.1 金属/陶瓷层状复合材料的结构及其优化 |
| 1.5.2 金属/陶瓷梯度材料的设计方法 |
| 1.5.3 金属/陶瓷梯度材料的烧结方法 |
| 1.5.4 金属/陶瓷梯度材料的热应力分布 |
| 1.5.5 金属/陶瓷梯度材料的断裂失效行为 |
| 1.6 烧结材料表征方法研究现状 |
| 1.6.1 烧结动力学研究方法 |
| 1.6.2 组织结构观测方法 |
| 1.6.3 性能评价指标与方法 |
| 1.7 本章小结 |
| 2 研究内容与实验方案 |
| 2.1 研究内容 |
| 2.2 研究方案 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 技术路线 |
| 2.3 实验设备 |
| 2.4 实验方法 |
| 2.4.1 以Mg为烧结助剂的SiC低温液相烧结研究 |
| 2.4.2 以Mg_2Si为烧结助剂的SiC低温固相烧结研究 |
| 2.4.3 SiC/Ti梯度材料的制备与组织结构研究 |
| 2.4.4 Ni_3Al对SiC和Ti烧结致密化的影响 |
| 2.4.5 SiC/Ti梯度材料的制备与表征 |
| 2.5 主要创新点 |
| 3 SiC低温液相烧结工艺与组织演变 |
| 3.1 多径球磨工艺快速细化SiC粉末颗粒 |
| 3.1.1 多径球磨前后SiC颗粒的变化 |
| 3.1.2 多径球磨快速细化粉末颗粒机理 |
| 3.1.3 多径球磨过程中的能量转换 |
| 3.2 SiC低温液相烧结工艺开发 |
| 3.2.1 低温液相烧结SiC陶瓷的成分与组织 |
| 3.2.2 原材料颗粒尺寸对SiC烧结质量的影响 |
| 3.2.3 烧结助剂对SiC烧结质量的影响 |
| 3.2.4 烧结时间对SiC烧结质量的影响 |
| 3.3 SiC陶瓷低温液相烧结组织演变 |
| 3.3.1 Mg合金的变形与作用机制 |
| 3.3.2 低温液相烧结SiC陶瓷的亚结构 |
| 3.3.3 孔洞在SiC低温液相烧结致密化中的作用 |
| 3.3.4 Mg与SiC的界面结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 SiC低温固相烧结工艺与组织演变 |
| 4.1 SiC低温固相烧结的组织演变与性能变化 |
| 4.1.1 SiC低温固相烧结的组织演变 |
| 4.1.2 SiC低温固相烧结的性能变化 |
| 4.2 Mg_2Si的作用与组织演变 |
| 4.2.1 Mg_2Si的组织演变规律 |
| 4.2.2 Mg_2Si的取向演变规律 |
| 4.2.3 Mg_2Si与SiC基体的界面结构 |
| 4.3 SiC的低温固相烧结动力学 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 无中间过渡成分SiC/Ti梯度材料的组织结构与致密化机理 |
| 5.1 SC/Ti梯度材料的组织结构 |
| 5.1.1 SiC/Ti梯度材料的整体结构 |
| 5.1.2 SiC/Ti梯度材料的显微组织 |
| 5.2 SiC与Ti的烧结反应机理 |
| 5.2.1 SiC/Ti梯度材料的致密化机理 |
| 5.2.2 SiC与Ti的界面反应机理 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 Ni_3Al对SiC和Ti烧结质量的影响与反应机理研究 |
| 6.1 Ni_3Al对SiC组织与性能的影响 |
| 6.1.1 Ni_3Al对SiC陶瓷显微组织的影响 |
| 6.1.2 Ni_3Al对SiC陶瓷致密度与力学性能的影响 |
| 6.1.3 Ni_3Al对SiC陶瓷的强韧化作用机理 |
| 6.2 Ni_3Al与Ti反应的高通量研究 |
| 6.2.1 Ni_3Al/Ti梯度试样的整体结构 |
| 6.2.2 Ni_3Al/Ti梯度试样的孔洞结构与形貌 |
| 6.2.3 Ni_3Al/Ti梯度试样的显微组织与成分 |
| 6.2.4 Ni_3Al与Ti的烧结反应机理 |
| 6.3 本章小结 |
| 7 含Ni_3Al过渡成分SiC/Ti梯度材料的组织与致密化机理 |
| 7.1 含Ni_3Al过渡成分的SiC/Ti梯度材料 |
| 7.1.1 含Ni_3Al过渡成分SiC/Ti梯度材料的结构 |
| 7.1.2 含Ni_3Al过渡成分SiC/Ti梯度材料的显微组织 |
| 7.1.3 含Ni_3Al过渡成分SiC/Ti梯度材料的烧结动力学研究 |
| 7.2 含Ni_3Al过渡成分与TiAl层的SiC/Ti梯度材料 |
| 7.2.1 含TiAl中间层SiC/Ti梯度材料的结构 |
| 7.2.2 含TiAl中间层SiC/Ti梯度材料的显微组织 |
| 7.2.3 Ni_3Al/TiAl与TiAl/Ti的界面结构 |
| 7.2.4 含TiAl中间层SiC/Ti梯度材料的烧结动力学研究 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）基于力电耦合的可延展柔性传感器的设计与制备（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 可延展柔性电子转印技术的研究历史与现状 |
| 1.3 可延展电子器件的结构设计的研究历史与现状 |
| 1.4 论文的主要工作和结构安排 |
| 第二章 用于可延展柔性力电耦合传感器制备的温控转印技术 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于热敏粘附材料的转印技术机理 |
| 2.3 基于热敏粘附材料的可延展柔性生物电极阵列的制备与表征 |
| 2.3.1 可延展柔性生物电极阵列的制备工艺 |
| 2.3.2 可延展柔性生物电极阵列的性能表征 |
| 2.3.3 可延展柔性生物电极阵列的活体测试 |
| 2.4 基于热敏粘附材料的可延展三维梯度蛇形结构的制备与表征 |
| 2.4.1 三维梯度蛇形结构制备工艺 |
| 2.4.2 三维梯度蛇形结构的性能表征 |
| 2.4.3 三维梯度蛇形结构的穿戴性射频测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于力电耦合的可延展柔性功能电子器件的结构设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于力电耦合的可延展柔性压电器件的设计与应用 |
| 3.2.1 蛇形网状压电薄膜的结构设计 |
| 3.2.2 蛇形网状压电薄膜的有限元分析 |
| 3.2.3 蛇形网状压电薄膜的性能测试 |
| 3.2.4 蛇形网状压电薄膜的应用 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于力电耦合可延展柔性电子器件的三维延展结构设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于力电耦合的可延展多级三维螺旋结构的设计、制备与应用 |
| 4.2.1 多级三维螺旋结构的设计准则 |
| 4.2.2 多级三维螺旋结构的制备 |
| 4.2.3 多级三维螺旋结构的性能表征 |
| 4.2.4 多级三维螺旋结构的应用 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 基于力电耦合器件的可穿戴无线数据采集系统 |
| 5.1 电生理数据采集系统组成 |
| 5.1.1 可延展柔性电极 |
| 5.1.2 电生理信号采集电路板 |
| 5.1.3 手机软件 |
| 5.3 心电信号测试 |
| 5.4 其他电生理信号测试 |
| 5.5 与目前现有的临床设备在医疗诊断领域中的对比 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文工作主要创新点 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）CoCrFeNi系高熵合金定向凝固组织演变及力学性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 高熵合金的特点及性能 |
| 1.2.1 高熵合金的定义 |
| 1.2.2 高熵合金的四大效应 |
| 1.2.3 高熵合金的性能 |
| 1.3 高熵合金的制备方法 |
| 1.3.1 电弧炉熔炼法 |
| 1.3.2 粉末冶金法 |
| 1.3.3 电磁感应熔炼法 |
| 1.3.4 增材制造法 |
| 1.4 定向凝固技术的研究现状 |
| 1.4.1 定向凝固技术的优势及分类 |
| 1.4.2 定向凝固技术的发展及应用现状 |
| 1.5 定向凝固制备高熵合金的研究现状 |
| 1.6 目前存在的问题及本文研究内容 |
| 第2章 试验材料及研究方法 |
| 2.1 研究方案与技术路线 |
| 2.2 实验设备及材料的制备 |
| 2.2.1 实验设备 |
| 2.2.2 定向凝固母材的制备 |
| 2.2.3 定向凝固的试验过程 |
| 2.3 组织及力学性能的测试与分析 |
| 2.3.1 定向凝固试样组织的分析 |
| 2.3.2 定向凝固试样力学性能的测试 |
| 第3章 定向凝固CoCrFeNi高熵合金的组织演变及力学性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 定向凝固CoCrFeNi高熵合金的宏观组织 |
| 3.3 定向凝固CoCrFeNi高熵合金的组织演变 |
| 3.3.1 不同抽拉速度下CoCrFeNi高熵合金的组织演变规律 |
| 3.3.2 不同抽拉速度下CoCrFeNi高熵合金的力学性能及断裂形貌 |
| 3.4 定向凝固CoCrFeNi高熵合金的胞-枝转变机制及强化机理 |
| 3.4.1 定向凝固CoCrFeNi高熵合金的胞-枝转变机制 |
| 3.4.2 定向凝固CoCrFeNi高熵合金的强化机理 |
| 3.5 CoCrFeNi高熵合金的相形成机理研究 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 Mn、Cu合金化对定向凝固CoCrFeNi高熵合金组织演变及强化机制的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 定向凝固CoCrFeNi Mn高熵合金的组织演变及力学性能 |
| 4.2.1 不同抽拉速度下CoCrFeNi Mn合金的组织演变规律 |
| 4.2.2 定向凝固CoCrFeNi Mn高熵合金的力学性能研究 |
| 4.3 定向凝固CoCrFeNi Cu高熵合金的组织演变与力学性能 |
| 4.3.1 不同抽拉速度下CoCrFeNi Cu合金的组织演变规律 |
| 4.3.2 定向凝固CoCrFeNi Cu高熵合金的强化机制及断裂机理 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 Al、Ti合金化对定向凝固CoCrFeNi高熵合金组织演变及强化机制的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 定向凝固CoCrFeNi Al高熵合金的组织演变与力学性能 |
| 5.2.1 不同抽拉速度下CoCrFeNi Al高熵合金的组织演变规律 |
| 5.2.2 定向凝固CoCrFeNi Al高熵合金的强化机制及力学性能研究 |
| 5.3 定向凝固CoCrFeNiTi_x高熵合金的组织演变 |
| 5.3.1 不同抽拉速度下CoCrFeNi Ti高熵合金的组织演变规律 |
| 5.3.2 定向凝固CoCrFeNi Ti高熵合金的力学性能及断裂机理 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 Ni、Al合金化对定向凝固CoCrFeNi高熵合金的组织演变及强化机制的影响 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 定向凝固Al CoCrFeNi_(2.1)高熵合金的组织演变与力学性能 |
| 6.2.1 不同抽拉速度下AlCoCrFeNi_(2.1)共晶高熵合金的组织演变规律 |
| 6.2.2 定向凝固AlCoCrFeNi_(2.1)高熵合金的力学性能及断裂机理 |
| 6.3 小结 |
| 结论 |
| 创新点 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）非对称蜂窝夹芯结构抗冲击性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义与背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 夹芯结构理论研究进展 |
| 1.2.2 夹芯结构数值分析研究进展 |
| 1.2.3 夹芯结构实验研究进展 |
| 1.2.4 复合材料的应变率效应 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 非对称蜂窝夹芯结构相关理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非对称蜂窝夹芯结构损伤模型 |
| 2.2.1 层内损伤模型 |
| 2.2.2 层间损伤模型 |
| 2.2.3 面板和芯子的界面损伤 |
| 2.3 复合材料的应变率效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非对称蜂窝夹芯结构冲击损伤仿真分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.3 不同能量下低速冲击的损伤与响应 |
| 3.4 功能填充材料对非对称蜂窝夹芯结构的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 非对称蜂窝夹芯结构低速冲击参数分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 芯子高度对冲击响应的影响 |
| 4.3 几何结构非对称对冲击响应的影响 |
| 4.4 材料体系非对称对冲击响应的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 非对称蜂窝夹芯结构落锤和剩余强度试验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 低速冲击试验 |
| 5.2.1 试验标准及试验装置 |
| 5.2.2 试件制备 |
| 5.2.3 试验结果 |
| 5.3 冲击后剩余强度试验 |
| 5.3.1 试验标准和仪器 |
| 5.3.2 试验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 非对称蜂窝夹芯结构高速侵彻和鸟撞模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 非对称蜂窝夹芯结构高速侵彻数值模拟 |
| 6.2.1 算例验证 |
| 6.2.2 仿真结果 |
| 6.3 非对称蜂窝夹芯结构鸟撞分析 |
| 6.3.1 鸟体模型建立 |
| 6.3.2 仿真结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）激光增材制造锆基块体非晶合金的成形机制与组织性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 激光增材制造技术的研究进展 |
| 1.3 非晶合金的发展与现状 |
| 1.3.1 非晶合金的发展 |
| 1.3.2 非晶合金的形成 |
| 1.3.3 块体非晶合金的制备 |
| 1.4 目前存在的问题 |
| 1.5 本文研究内容及技术路线 |
| 1.5.1 主要研究内容 |
| 1.5.2 研究技术路线 |
| 第二章 实验内容及研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料 |
| 2.2.1 基材的选用 |
| 2.2.2 非晶粉末原材料 |
| 2.3 试验设备 |
| 2.3.1 激光增材设备 |
| 2.3.2 分析测试设备 |
| 2.4 有限元模型的建立 |
| 2.4.1 有限元模型 |
| 2.4.2 热源模型 |
| 2.4.3 边界条件 |
| 2.4.4 温度场分析 |
| 第三章 激光增材制造块体非晶合金成形的有限元模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 脉冲激光增材制造块体非晶合金的温度场特征 |
| 3.2.1 点模型的温度场特征 |
| 3.2.2 线模型的温度场特征 |
| 3.2.3 面模型的温度场特征 |
| 3.2.4 体模型的温度场特征 |
| 3.3 连续激光增材制造块体非晶合金的温度场特征 |
| 3.3.1 线模型的温度场特征 |
| 3.3.2 面模型的温度场特征 |
| 3.3.3 体模型的温度场特征 |
| 3.4 激光增材制造块体非晶合金成形过程的热力学和动力学条件 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 脉冲激光增材制造块体非晶合金的成形 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非晶微区的原位成形 |
| 4.2.1 非晶微区的原位成形方式 |
| 4.2.2 非晶微区原位成形的微观组织结构 |
| 4.3 非晶微区的累加重叠方式 |
| 4.3.1 基材对不同累加重叠方式下非晶成形的影响 |
| 4.3.2 单层单道多熔池累加重叠 |
| 4.3.3 多层单道多熔池累加重叠 |
| 4.3.4 单层多道多熔池累加重叠 |
| 4.4 块体非晶合金的组织特征与力学性能研究 |
| 4.4.1 块体非晶合金的成分分析 |
| 4.4.2 块体非晶合金的微观组织特征 |
| 4.4.3 块体非晶合金的电化学腐蚀行为研究 |
| 4.4.4 块体非晶合金中不同层的微纳力学响应 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 连续激光增材制造块体非晶合金的成形 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 块体非晶合金的成分分析 |
| 5.3 块体非晶合金的微观组织特征 |
| 5.4 基于点-线-面-体模型的不同微区温度场特征 |
| 5.4.1 点模型的温度场特征 |
| 5.4.2 线模型的温度场特征 |
| 5.4.3 面模型的温度场特征 |
| 5.4.4 体模型的温度场特征 |
| 5.5 块体非晶合金中不同微区的微纳力学响应 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 激光增材制造块体非晶合金的一体化成形机理研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 不同扫描策略对块体非晶合金一体化成形的影响 |
| 6.3 块体非晶合金的成分分析及微观组织特征 |
| 6.3.1 块体非晶合金的成分分析 |
| 6.3.2 块体非晶合金的SEM分析 |
| 6.3.3 块体非晶合金的TEM分析 |
| 6.4 块体非晶合金的微纳力学响应 |
| 6.5 激光增材制造块体非晶合金的一体化成形机理研究 |
| 6.5.1 基材状态对块体非晶合金成形的影响 |
| 6.5.2 粉末状态对块体非晶合金成形的影响 |
| 6.5.3 激光加工工艺参数对块体非晶合金成形的影响 |
| 6.5.4 激光扫描策略对块体非晶合金成形的影响 |
| 6.5.5 激光增材制造块体非晶合金的一体化成形研究 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 激光增材制造大块非晶合金的组织及力学性能 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 激光增材制造锆基大块非晶合金 |
| 7.3 激光增材制造大块非晶合金的组织特征 |
| 7.3.1 大块非晶合金的成分分析 |
| 7.3.2 大块非晶合金的微观组织特征 |
| 7.4 激光增材制造大块非晶合金不同方向的室温拉伸性能 |
| 7.4.1 大块非晶合金不同方向的拉伸及压缩试样 |
| 7.4.2 室温拉伸性能 |
| 7.4.3 不同方向的拉伸变形及断裂 |
| 7.5 激光增材制造大块非晶合金不同方向的室温压缩性能 |
| 7.5.1 室温压缩性能 |
| 7.5.2 不同方向的压缩变形及断裂 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 结论 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）功能梯度材料板裂纹尖端应力强度因子研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景、意义及发展趋势 |
| 1.2 功能梯度材料的断裂行为研究前景 |
| 1.2.1 功能梯度材料的静态断裂力学研究 |
| 1.2.2 功能梯度材料的动态断裂力学研究 |
| 1.3 本文研究的主要内容及数学方法 |
| 1.3.1 本文研究的主要内容 |
| 1.3.2 本文研究的主要数学方法 |
| 第二章 无限大板功能梯度材料反平面静态裂纹问题的研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基础知识 |
| 2.2.1 数值积分法—Simpson法 |
| 2.2.2 对偶积分方程的数值解法 |
| 2.3 无限大板功能梯度材料反平面静态裂纹的应力强度因子 |
| 2.3.1 切变模量的负指数幂模型 |
| 2.3.2 建立控制方程和边界条件 |
| 2.3.3 对偶积分方程的推导 |
| 2.3.4 裂纹尖端应力场及应力强度因子 |
| 2.3.5 数值模拟 |
| 2.3.6 本节小结 |
| 第三章 无限大板功能梯度材料反平面运动裂纹问题的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 无限大板功能梯度材料反平面运动裂纹的应力强度因子 |
| 3.2.1 切变模量的负指数幂模型 |
| 3.2.2 偏微分方程的导出 |
| 3.2.3 对偶积分方程的推导 |
| 3.2.4 裂纹尖端处的动态应力强度因子 |
| 3.2.5 图象模拟数值 |
| 3.2.6 本节小结 |
| 第四章 无限长条梯度功能材料反平面动态裂纹问题的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 无限长条梯度功能材料反平面动态裂纹的应力强度因子 |
| 4.2.1 切变模量的负指数幂模型 |
| 4.2.2 对偶积分方程的推导 |
| 4.2.3 动态应力强度因子 |
| 4.2.4 本节小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间公开发表的学术论文目录 |
（7）梯度泡沫材料结构力学性能及非线性力学行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 新型材料概述 |
| 1.2 多孔材料概述 |
| 1.3 泡沫材料制备 |
| 1.4 泡沫材料应用 |
| 1.5 功能材料的国内外研究现状 |
| 1.5.1 功能梯度材料的研究现状 |
| 1.5.2 梯度多孔材料力学行为研究现状 |
| 1.6 研究目标及内容 |
| 1.7 本论文的创新点 |
| 1.8 本论文的研究路线 |
| 第2章 泡沫材料物性参数表征及试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 梯度泡沫材料物性参数表征 |
| 2.2.1 相对密度 |
| 2.2.2 弹性/剪切模量 |
| 2.2.3 屈服极限 |
| 2.2.4 结构基于梯度指标的物性表征 |
| 2.2.5 结构基于孔隙率的物性表征 |
| 2.3 梯度泡沫梁及圆板的整体相对密度 |
| 2.3.1 梯度泡沫梁的整体相对密度 |
| 2.3.2 梯度泡沫圆板的整体相对密度 |
| 2.3.3 密度沿厚度方向分布的两种典型模式 |
| 2.4 均匀泡沫材料的力学性能试验 |
| 2.4.1 拉伸试验 |
| 2.4.2 冲击试验 |
| 2.4.3 弯曲试验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 不同孔隙率梯度泡沫梁的热屈曲和自由振动 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 力学模型 |
| 3.3.1 几何方程 |
| 3.3.2 本构方程 |
| 3.3.3 泡沫材料梁的热传导方程 |
| 3.4 平衡方程 |
| 3.5 无量纲平衡方程 |
| 3.6 边界条件 |
| 3.7 数值方法—打靶法 |
| 3.8 数值结果与讨论 |
| 3.8.1 结果的验证 |
| 3.8.2 无温度场的临界屈曲载荷 |
| 3.8.3 稳态温度场的临界载荷及自由振动 |
| 3.8.4 非稳态温度场的临界载荷及自由振动 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 梯度泡沫材料圆板的非线性弯曲和屈曲 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 力学模型 |
| 4.3.1 几何方程 |
| 4.3.2 本构方程 |
| 4.4 控制方程 |
| 4.5 位移形式的控制方程 |
| 4.5.1 位移函数形式的控制方程 |
| 4.5.2 无量纲化的控制方程 |
| 4.5.3 边界条件 |
| 4.6 数值结果及讨论 |
| 4.6.1 梯度泡沫材料圆板的非线性弯曲行为 |
| 4.6.2 梯度泡沫板的屈曲及屈曲变形 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 梯度泡沫材料圆板的热屈曲和自由振动 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.2.1 温度有关的物性参数 |
| 5.2.2 一维稳态温度场 |
| 5.3 力学模型 |
| 5.3.1 几何方程 |
| 5.3.2 本构方程 |
| 5.3.3 自由振动的控制方程 |
| 5.4 控制方程组 |
| 5.5 数值求解结果及分析 |
| 5.5.1 周边夹紧梯度泡沫材料圆板 |
| 5.5.2 不可移简支梯度泡沫材料圆板 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 后期展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间发表的学术论文 |
（8）增强体网状分布对SiCp/Al复合材料力学性能影响的有限元模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 构型化复合材料的分类 |
| 1.3 构型化金属基复合材料的制备和组织性能 |
| 1.3.1 孤立结构构型化复合材料 |
| 1.3.2 层状结构构型化复合材料 |
| 1.3.3 网状结构构型化复合材料 |
| 1.3.4 双连通结构构型化复合材料 |
| 1.4 构型化复合材料建模技术 |
| 1.4.1 二维建模技术 |
| 1.4.2 三维建模技术 |
| 1.4.3 复合材料数值模拟物理模型 |
| 1.5 论文主要研究内容 |
| 第2章 材料模拟与实验研究方法 |
| 2.1 研究思路 |
| 2.2 数值模拟方法 |
| 2.2.1 三维几何模型的搭建 |
| 2.2.2 边界条件 |
| 2.2.3 后处理方法 |
| 2.3 材料的制备及表征方法 |
| 2.3.1 材料体系设计 |
| 2.3.2 复合材料制备方法 |
| 2.3.3 结构和成分分析 |
| 2.3.4 性能测试 |
| 第3章 复合材料模型基本单元的构建与模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数值模型建立及模型验证 |
| 3.2.1 基体合金的本构方程 |
| 3.2.2 增强体颗粒的失效准则 |
| 3.2.3 基体合金的失效准则 |
| 3.2.4 复合材料有限元模型验证 |
| 3.3 颗粒尺寸效应 |
| 3.3.1 颗粒尺寸对复合材料宏观力学性能的影响 |
| 3.3.2 颗粒尺寸对基体应变场分布的影响 |
| 3.3.3 颗粒尺寸对增强体承载能力的影响 |
| 3.4 增强体长径比的影响 |
| 3.4.1 不同长径比的几何模型建立 |
| 3.4.2 长径比对复合材料宏观力学性能的影响 |
| 3.4.3 长径比对增强体承载能力的影响 |
| 3.5 网络层的取向对增强体承载能力的影响 |
| 3.5.1 不同取向角的网络层几何模型建立 |
| 3.5.2 网络层取向对增强体承载能力的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 增强体连续度对网状复合材料力学性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 网状复合材料有限元模型建立 |
| 4.2.1 网络构型设计 |
| 4.2.2 基体合金的塑性修正 |
| 4.3 颗粒尺寸比对网状复合材料的力学行为影响 |
| 4.3.1 不同颗粒尺寸比的网状复合材料几何模型建立 |
| 4.3.2 颗粒尺寸比对力学性能的影响 |
| 4.3.3 颗粒尺寸比对其承载能力的影响 |
| 4.3.4 网状构型设计对材料断裂行为的影响 |
| 4.3.5 颗粒尺寸比对材料断裂行为的影响 |
| 4.4 网络厚度对网状复合材料的力学行为影响 |
| 4.4.1 不同网络层厚度的网状复合材料几何模型建立 |
| 4.4.2 网络厚度对力学性能的影响 |
| 4.4.3 网络厚度对颗粒承载能力的影响 |
| 4.4.4 网络厚度对材料断裂行为的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 网状构型设计的优化策略 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 颗粒形状对网状复合材料的力学行为影响 |
| 5.2.1 不同颗粒形状的网状复合材料几何模型建立 |
| 5.2.2 颗粒形状对力学性能的影响 |
| 5.2.3 颗粒形状对增强体承载能力的影响 |
| 5.2.4 颗粒形状对材料断裂行为的影响 |
| 5.3 长径比对网状复合材料的力学行为影响 |
| 5.3.1 不同长径比的网状复合材料几何模型建立 |
| 5.3.2 长径比对力学性能的影响 |
| 5.3.3 长径比对增强体承载能力的影响 |
| 5.3.4 长径比对材料断裂行为的影响 |
| 5.4 网状几何结构的优化策略 |
| 5.4.1 平移网络层的模型优化策略 |
| 5.4.2 增加元胞数量的模型优化策略 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 网状复合材料力学性能与断裂行为试验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 组织结构分析和力学性能 |
| 6.2.1 复合材料结构设计 |
| 6.2.2 混合粉末和复合材料形貌观察 |
| 6.2.3 复合材料物相分析 |
| 6.2.4 复合材料力学性能和有限元模拟的验证 |
| 6.3 网状构型复合材料裂纹萌生及扩展行为 |
| 6.3.1 网状构型复合材料断口分析 |
| 6.3.2 网状构型复合材料裂纹扩展分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）面向复杂断裂行为的相场法研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的目的和意义 |
| 1.2 损伤断裂分析方法研究现状 |
| 1.2.1 离散断裂模型研究现状 |
| 1.2.2 连续损伤模型研究现状 |
| 1.2.3 相场法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 相场法理论分析及其代码验证方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于变分原理的相场法 |
| 2.2.1 相场法的裂纹表征 |
| 2.2.2 相场法控制方程 |
| 2.2.3 有限元离散 |
| 2.3 相场法代码验证方法 |
| 2.3.1 代码验证方法 |
| 2.3.2 固体力学领域基于虚构解法的代码验证方法 |
| 2.3.3 非均匀材料虚构解 |
| 2.3.4 收敛性分析 |
| 2.4 相场法相较于经典梯度损伤模型的优势 |
| 2.4.1 额外自由度 |
| 2.4.2 长度尺度 |
| 2.4.3 拉伸压缩异性 |
| 2.4.4 刚度退化函数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 混合型断裂行为研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 考虑混合型断裂的新型相场法 |
| 3.2.1 混合型断裂准则 |
| 3.2.2 基于幂指数模型的新型相场法 |
| 3.3 典型算例的分析与讨论 |
| 3.3.1 基于含斜裂纹岩石压缩实验的模型验证 |
| 3.3.2 材料属性对裂纹扩展的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 粘弹性固体损伤加速断裂研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 考虑粘性裂纹驱动力的粘弹性相场法 |
| 4.2.1 线粘弹性模型 |
| 4.2.2 考虑粘性裂纹驱动力的相场法 |
| 4.2.3 热动力学一致性 |
| 4.2.4 控制方程的有限元离散 |
| 4.3 典型算例的分析与讨论 |
| 4.3.1 经典粘弹性测试 |
| 4.3.2 基于开口沥青混凝土梁的三点弯曲测试 |
| 4.3.3 并行可扩展性研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 聚合物粘接颗粒复合材料断裂行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于相场法的细观损伤模型 |
| 5.2.1 考虑细观结构的有限元模型 |
| 5.2.2 材料断裂行为的表征 |
| 5.3 典型算例的分析与讨论 |
| 5.3.1 网格尺寸和长度尺度对断裂行为的影响 |
| 5.3.2 细观结构对断裂行为的影响 |
| 5.3.3 应变率对颗粒复合材料断裂行为的影响 |
| 5.3.4 粘性裂纹驱动力对断裂行为的影响 |
| 5.3.5 三轴压缩载荷对断裂行为的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 人体肱骨骨骼断裂行为研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 人体肱骨断裂实验及模型构型 |
| 6.2.1 骨骼材料参数 |
| 6.2.2 实验设置 |
| 6.2.3 模型构型 |
| 6.3 典型算例的分析与讨论 |
| 6.3.1 网格尺寸敏感性分析 |
| 6.3.2 长度尺度敏感性分析 |
| 6.3.3 断裂能空间变化的敏感性分析 |
| 6.3.4 骨骼失效模式 |
| 6.3.5 裂纹起裂与扩展 |
| 6.3.6 主应变方向 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 A 基于虚构解法的有限元代码验证 |
| A.1 虚构体力和边界条件 |
| 附录 B 骨骼断裂仿真相关信息 |
| B.1 应变片位置 |
| B.2 转换矩阵 |
| 附录 C 粘弹性相场法 |
| C.1 粘弹性固体材料属性 |
| C.2 单元类型敏感性分析 |
| C.3 粘性应变更新 |
| C.4 雅克比矩阵的一致性推导 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）基于抗疲劳裂纹扩展的二维梯度陶瓷刀具研制与切削性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 纳米复合陶瓷材料的研究现状 |
| 1.2.2 梯度功能刀具材料的研究现状 |
| 1.2.3 陶瓷材料的疲劳行为研究 |
| 1.2.4 梯度材料抗机械冲击疲劳性能研究 |
| 1.2.5 梯度功能材料抗热震性的研究 |
| 1.3 本课题研究的目的和意义 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 高速断续车削淬硬钢的实验及仿真研究 |
| 2.1 断续车削淬硬钢实验条件 |
| 2.2 刀具失效演变过程研究 |
| 2.2.1 刀具磨损和刀具寿命 |
| 2.2.2 刀具失效过程中切削力演变研究 |
| 2.2.3 刀具失效过程中切削温度研究 |
| 2.3 刀具失效分析 |
| 2.3.1 刀具失效模式和失效机理 |
| 2.3.2 刀具失效的分区分析 |
| 2.4 断续车削有限元仿真 |
| 2.4.1 断续车削有限元仿真模型 |
| 2.4.2 断续车削有限元仿真结果与分析 |
| 2.5 刀具的疲劳裂纹扩展研究 |
| 2.5.1 疲劳裂纹仿真基本理论 |
| 2.5.2 刀具的疲劳裂纹仿真模型 |
| 2.5.3 刀具的疲劳裂纹仿真结果分析 |
| 2.5.4 仿真结果的实验验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 二维梯度纳米复合陶瓷刀具的设计 |
| 3.1 二维梯度纳米复合陶瓷刀具的设计方法 |
| 3.2 梯度刀具材料组分设计 |
| 3.2.1 材料体系的确定 |
| 3.2.2 化学相容性分析 |
| 3.2.3 物理相容性分析 |
| 3.3 组分与二维梯度结构设计 |
| 3.3.1 组分配比 |
| 3.3.2 梯度刀具材料设计 |
| 3.3.3 二维梯度刀具结构的设计 |
| 3.4 二维梯度刀具结构的优化 |
| 3.4.1 高进给切削刀具的结构优化 |
| 3.4.2 高速切削刀具的结构优化 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 梯度刀具材料的力学性能 |
| 4.1 梯度刀具材料的制备 |
| 4.1.1 材料的制备工艺 |
| 4.1.2 热压烧结工艺 |
| 4.1.3 试样与刀片的制备流程 |
| 4.2 材料的性能与微观结构测试方法 |
| 4.3 层间组分匹配优化 |
| 4.4 结构优化 |
| 4.4.1 梯度层数的优化 |
| 4.4.2 表层厚度的优化 |
| 4.5 烧结工艺优化 |
| 4.5.1 第一阶段烧结温度对材料性能的影响 |
| 4.5.2 第二阶段烧结温度和保温时间对材料性能的影响 |
| 4.6 梯度方向对力学性能的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 二维梯度刀具材料的抗热冲击及热疲劳性能 |
| 5.1 抗热冲击及热疲劳性能测试方法 |
| 5.1.1 热冲击性能实验方法 |
| 5.1.2 热疲劳性能实验方法 |
| 5.2 二维梯度刀具材料的抗热冲击性能 |
| 5.3 二维梯度刀具材料的抗热疲劳性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 二维梯度刀具的断续切削性能 |
| 6.1 实验条件 |
| 6.1.1 刀具制备 |
| 6.1.2 实验设计 |
| 6.2 进给量对切削性能的影响 |
| 6.2.1 切削力和切削温度 |
| 6.2.2 刀具寿命 |
| 6.2.3 破损特征及失效机理 |
| 6.3 切削速度对切削性能的影响 |
| 6.3.1 切削力和切削温度 |
| 6.3.2 刀具寿命 |
| 6.3.3 破损特征及失效机理 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的论文与获得的荣誉奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、梯度功能材料的断裂准则（论文参考文献）
- [1]SiC/Ti梯度材料的烧结工艺基础与致密化机理研究[D]. 李晶琨. 北京科技大学, 2021(08)
- [2]基于力电耦合的可延展柔性传感器的设计与制备[D]. 颜卓程. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]CoCrFeNi系高熵合金定向凝固组织演变及力学性能[D]. 郑辉庭. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [4]非对称蜂窝夹芯结构抗冲击性能研究[D]. 王鑫. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]激光增材制造锆基块体非晶合金的成形机制与组织性能研究[D]. 畅泽欣. 太原理工大学, 2020
- [6]功能梯度材料板裂纹尖端应力强度因子研究[D]. 郭昱彤. 太原科技大学, 2020(03)
- [7]梯度泡沫材料结构力学性能及非线性力学行为研究[D]. 樊建领. 兰州理工大学, 2020(01)
- [8]增强体网状分布对SiCp/Al复合材料力学性能影响的有限元模拟[D]. 高翔. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [9]面向复杂断裂行为的相场法研究及应用[D]. 沈日麟. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [10]基于抗疲劳裂纹扩展的二维梯度陶瓷刀具研制与切削性能研究[D]. 倪秀英. 山东大学, 2018(11)