弱奇异性界面端失效的理论和实验研究

论文摘要

界面是两种不同材料的交接面。而界面端是界面开始、结束或折转的地方。由于材料和几何上的不匹配，在界面端通常会有应力奇异现象，并成为易产生界面失效的部位。本文由Bogy的界面端应力奇异性特征方程出发，在研究双材料界面端应力奇异性时发现，双材料界面端奇异性不仅与双材料Dundurs常数α、β相关，而且随楔形角α、b的不同而改变。进一步利用Bogy的双材料半平面受集中力问题的梅林变化解求解了随双材料Dllndllrs常数α、β变化的界面正应力和剪应力分布规律，并总结了界面失效可能的发生位置。利用有限元软件计算了一种材料楔形角给定，改变另一种材料楔形角情况下的界面正应力和剪应力分布规律，为弱奇异性界面端界面失效实验的试件设计提供设计依据。利用有限元的分析结果，设计制作了五种试件，并进行了界面失效实验，测定了界面起始脱粘位置及其脱粘力，并由实验结果分析得到了界面脱粘的剪应力和正应力，以及弱奇异向强奇异转化的临界角度，证实了界面正应力对界面失效有贡献，所得的实验结果与理论预测符合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 应力奇异性研究
• 1.3.2 界面判据研究
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 界面端应力奇异性与界面应力分布规律
• 2.1 应力奇异性指数的分类和计算
• 2.2 双材料半平面受集中力问题界面应力分布规律
• 2.2.1 双材料半平面受集中力问题理论解
• 2.2.2 双材料半平面受集中力问题界面应力分布规律
• 2.3 双材料界面应力的有限元分析
• 2.3.1 有限元解与理论解的比较
• 2.3.2 不同楔形角的界面应力分布规律
• 2.4 本章小节
• 第3章 弱奇异性界面端脱粘的实验研究
• 3.1 实验设计
• 3.1.1 试件尺寸及形状
• 3.1.2 试件制作
• 3.1.3 试件界面端的应力奇异性指数
• 3.1.4 试件界面端的应力分布规律
• 3.2 破坏实验
• 3.2.1 实验仪器及加载设备
• 3.2.2 实验实施
• 3.2.3 实验结果
• 3.2.4 实验结果分析
• 第4章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 进一步的工作方向
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果