【摘 要】
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近几年来,功能梯度材料的概念被引入工程结构中. 其优越性在于这种材料既能有效地抗腐蚀、抗辐射和耐高温,同时又能大大缓解热应力和残余应力.从应用力学的观点来看,功能梯度
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近几年来,功能梯度材料的概念被引入工程结构中. 其优越性在于这种材料既能有效地抗腐蚀、抗辐射和耐高温,同时又能大大缓解热应力和残余应力.从应用力学的观点来看,功能梯度材料是非均匀体,其非均匀性对材料的力学性能有很大影响.为此,他们对功能梯度材料的断裂问题进行了较为深入的研究.主要研究手段解析方法和数值方法.解析方法为传统的积分变换-积分方程方法,数值方法为我们发展的非均匀质有限元法.主要结论为:通过理论分析,获得了功能梯度材料裂纹端应力场;不论各向同性还是各向异性,弹性模量连续变化的功能梯度材料静态/动态裂纹尖端渐近应力场与相应的均匀材料情形相似,即应力奇异性保持为平方根的倒数,角分布函数保持不变;但是裂纹尖端应强度因子幅值不同.对于符合该文模型的无限大体裂纹问题,材料的弹性模量梯度越大,应力强度因子幅值越低.这意味着采用功能梯度材料有助于工程结构的抗断裂性能的提高.对于有限体裂纹问题,通过数值求解应力强度因子可知,对功能梯度材料组分梯度进行合理优化,有助于改善功能梯度材料的抗断裂性能.
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