结合材料界面端脆断准则的理论研究与实验验证

论文摘要

基于弹性力学平面问题的基本方程,推导了结合材料界面端附近的位移场和奇异应力场。 在V型切口的脆性断裂准则的基础上,提出了结合材料界面端问题的应变能密度因子准则、形状改变能密度因子准则、最大周向拉应力准则和最大周向拉应变准则。这些准则均基于两个基本材料参数:抗拉强度σC和断裂韧度K10c因而,便于工程应用。 为了检验上述脆断准则的正确性,用脆性材料PMMA和金属材料铝相结合加工成几种不同结合角的界面端试样进行了拉伸破坏实验。运用上述各准则对这些界面端模型的起裂角和临界载荷进行了理论预测,并与实验结果进行了比较。结果表明,各准则在预测裂纹起裂角方面,与实验结果比较吻合:但在预测临界载荷方面,除σθmax。准则与实验结果吻合的较好外,其它准则与实验结果差别较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 界面断裂力学及其发展概述
• 1.2 结合材料界面端断裂问题的研究现状
• 1.3 所选课题的目的、意义及工作背景
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 结合材料界面端问题的基本理论
• 2.1 平面问题及其基本方程
• 2.2 平面问题奇异点附近的位移场和奇异应力场
• 2.3 结合材料界面端附近的位移场和奇异应力场
• 2.3.1 结合材料界面端模型
• 2.3.2 结合材料界面端的应力奇异性特征方程
• 2.3.3 结合材料界面端附近的位移场和奇异应力场
• 第三章 结合材料界面端问题的脆断准则
• 3.1 引言
• 3.2 结合材料界面端的应变能密度因子准则
• 3.3 结合材料界面端的形状改变能密度因子准则
• 3.4 结合材料界面端的最大周向拉应力准则
• 3.5 结合材料界面端的最大周向拉应变准则
• 第四章 结合材料界面端脆断准则的实验验证
• 4.1 引言
• 4.2 材料弹性模量E和泊松比v的测定
• 4.3 结合材料界面端的应力强度因子的数值计算
• 4.3.1 计算公式
• 4.3.2 计算模型及数值计算结果
• 1C和K_2C的确定'>4.3.3 界面端临界应力强度因子K_1C和K_2C的确定
• min准则和S（fmin）准则中r₀值及σ_θmax准则和ε_θmax准则中r_C值的确定'>4.4 界面端S_min准则和S（fmin）准则中r₀值及σ_θmax准则和ε_θmax准则中r_C值的确定
• 4.5 结合材料界面端断裂的理论预测及与实验结果的比较
• 第五章 全文总结和展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献