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基于楔型向错偶极子应力释放的裂纹形核问题的研究

作　者: 王涛
导　师: 罗俊
学　校: 华中科技大学
专　业: 固体力学
关键词: 向错偶极子夹杂 Zener裂纹临近界面裂纹界面裂纹裂纹闭合区应力强度因子
分类号: O346.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

合金材料和复合材料中楔型向错偶极子应力释放的裂纹形核问题的研究,对于研究合金材料和复合材料的断裂韧性和其它的力学行为具有重要的理论意义和实际价值,是当前研究的最为活跃的领域之一。本文系统研究了楔型向错偶极子应力释放形成Zener裂纹与夹杂或界面干涉效应的问题。运用连续性分布位错的方法,把原问题分解为多个子问题,应用复变函数方法求解子问题的解,并用数值方法求解柯西型奇异方程。主要研究内容如下:楔型向错偶极子应力释放形成Zener裂纹与夹杂的干涉效应。研究了夹杂与基体间的剪切模量匹配,向错强度,偶臂长度,向错偶极子的位置以及夹杂尺寸对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明,夹杂与基体的剪切模量匹配对裂纹的影响占主导地位。低剪切模量的夹杂吸引裂纹尖端,而高剪切模量的夹杂排斥裂纹尖端。其它参量改变时,将会减弱或加强剪切模量匹配对裂纹的影响。临近界面的楔型向错偶极子应力释放形成Zener裂纹问题。采用闭合区模型模拟Zener裂纹。分析了位错密度函数以及沿裂纹面应力场的奇异性。结果表明,当存在裂纹闭合区时,正应力在裂纹尖端是有界的,剪切应力在裂纹两端具有奇异性。还给出了位错Burgers矢量,Dundurs常数,向错强度,偶臂长度以及裂纹与界面间距离对裂纹闭合区和II型应力强度因子的影响。楔型向错偶极子应力释放形成Zener界面裂纹问题。采用闭合区模型求解。研究了位错Burgers矢量,Dundurs常数,向错强度以及偶臂长度对裂纹闭合区和裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明,当滑移位错占主导地位时,裂纹闭合区大,裂纹尖端的应力强度因子数值小;当攀移位错增大时,裂纹闭合区减小,裂纹尖端的应力强度因子的数值增大。其它的量对裂纹闭合区和裂纹尖端应力强度因子也有重要的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-14
  1.1 研究背景与现状  10-12
  1.2 本文的研究内容  12-14
2 基本理论  14-25
  2.1 位错  14-15
  2.2 向错  15
  2.3 裂纹形核机理  15-18
  2.4 界面裂纹  18-20
  2.5 复势函数理论  20-22
  2.6 奇异积分方程的数值解法  22-25
3 楔型向错偶极子应力释放形成Zener 裂纹与夹杂的干涉效应  25-42
  3.1 引言  25
  3.2 问题描述  25-27
  3.3 求解方法  27-31
  3.4 数值过程  31-32
  3.5 结果与讨论  32-40
  3.6 本章小结  40-42
4 临近界面的楔型向错偶极子应力释放形成Zener 裂纹的研究  42-61
  4.1 引言  42-43
  4.2 问题描述  43-44
  4.3 求解方法  44-50
  4.4 数值过程  50-51
  4.5 结果与讨论  51-60
  4.6 本章小结  60-61
5 楔型向错偶极子应力释放形成Zener 界面裂纹的研究  61-78
  5.1 引言  61-62
  5.2 问题描述  62-63
  5.3 求解方法  63-68
  5.4 数值过程  68-69
  5.5 结果与讨论  69-76
  5.6 本章小结  76-78
6 总结与展望  78-81
  6.1 总结  78-79
  6.2 展望  79-81
致谢  81-82
参考文献  82-90
附录  90-101

基于楔型向错偶极子应力释放的裂纹形核问题的研究

内容摘要

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