Viscoelastic Fracture Mechanics of Functionally Graded Materials.pdf

1、功能梯度材料是新一代工程材料，它的微觀結(jié)構(gòu)主要呈現(xiàn)為增強相的空間非均勻分布。增強相可以具有不同的物理性質(zhì)、尺寸形狀，同時增強相可以與基體互換角色以體現(xiàn)功能梯度材料的特殊結(jié)構(gòu)。功能梯度材料是熱結(jié)構(gòu)材料的理想選擇，可以應(yīng)用在復(fù)雜溫度梯度環(huán)境，大到航空航天器，小到計算機的電路板。為滿足以細小電子以及航空航天高溫期間為代表的新技術(shù)需要，許多相關(guān)研究工作，尤其是功能梯度材料的斷裂力學研究已經(jīng)得到廣泛開展。
　　作為熱門研究領(lǐng)域，在功能梯度材

2、料的線彈性斷裂力學的研究上已經(jīng)取得重大成就。這主要有兩大研究途徑，即解析法和數(shù)值計算法。其中數(shù)值計算方法可以克服解析法對材料幾何結(jié)構(gòu)和載荷條件等方面的嚴格依賴性，而有限單元法則為數(shù)值計算的一個重要分支。此外，在機械載荷尤其是在超高溫條件下，材料將呈現(xiàn)其突出特性——粘彈性。粘彈性行為表現(xiàn)在許多方面，例如常載下的蠕變，常應(yīng)變條件下的應(yīng)力松弛，卸載后發(fā)生的與時間相關(guān)的回復(fù)現(xiàn)象，破壞后發(fā)生的與時間相關(guān)的蠕變以及疲勞應(yīng)力的頻率相關(guān)現(xiàn)象等。

3、　　本文首先運用有限單元法計算線彈性條件下的功能梯度材料裂紋尖端場，然后，通過相關(guān)原理，實現(xiàn)線彈性到粘彈性的轉(zhuǎn)換，得到粘彈性裂紋尖端場的解。論文主要包括以下幾方面內(nèi)容：
　　(1)介紹功能梯度材料和線彈性斷裂力學的基本知識。
　　(2)運用有限元軟件ABAQUS，建立功能梯度材料分析模型。
　　(3)根據(jù)上述所建立的模型，進行有限元分析。在分析過程中，考慮三種加載條件：a)主要考慮功能梯度板的上下表面的拉伸應(yīng)力作用，垂