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《哈尔滨工程大学》 2009年
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双材料界面扩展裂纹尖端场奇异性的研究

王纪滨  
【摘要】:两种不同材料,利用某种方法连接在一起使用的结构或组合材料,称为结合材料或称作异材,而其结合部,统称为界面。工程结构中的界面是广泛存在的,如不同或相同金属材料间的焊缝;固体火箭发动机之间的界面;复合材料、多相材料中的异质界面、路面/桥面不同介质组成的界面等等。界面力学作为固体力学的一个新的分支,是用普遍性的方法分析和评价各类结合界面的力学行为,其目的是为了解决和解释结合材料或结构的强度寿命评价及其优化设计等问题。 固体材料的粘性是指与时间有关的变形性质,蠕变和应力松弛都是与粘性有关的力学现象,几乎所有固体材料都有粘性。但某些聚合物、岩土材料以及处于高速变形状态下的金属材料则具有明显的粘性,在对这些材料进行力学分析时,材料的粘性效应的影响必须予以考虑。 粘性效应是材料在高温和高应变率下的固有属性,本文考虑材料的粘性属性并假定与塑性应变率的幂次成反比,推导和建立了弹塑性材料在三维条件下的本构关系,通过对裂纹尖端场奇异量级的分析,确定了材料的弹性、粘性和塑性三者匹配的条件,给出了在不可压缩条件下分析界面裂纹尖端场的基本方程。 采用建立的率敏感型本构关系,本文对刚性-弹粘塑性界面裂纹在不可压缩条件下的平面应变Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型扩展裂纹的尖端场进行了渐近分析。引入界面裂纹尖端的位移势函数,结合不同问题的边界条件,求得了界面裂纹尖端应力和应变场的控制方程组,对控制方程组进行了数值分析和计算,求得了裂纹尖端的应力场,分析了不同问题中渐近解的性质,并讨论了解随各参数的变化规律。 通过考虑界面扩展裂纹尖端材料的粘性效应,本文建立了不可压缩条件下刚性-弹粘塑性Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ型界面扩展裂纹尖端的统一的连续奇异性场。通过理论分析和相应的数值计算,界面裂纹尖端奇异场受材料的粘性系数(77)、马赫数(M)和奇异性指数(δ)控制。本论文仅对刚性-弹粘塑性界面进行了分析和研究,对于新型的结合材料和界面,需要根据具体的情况,利用界面力学的基本概念进行探索和研究,将为最终解决界面裂纹尖端渐近场问题提供一种可行的方法和参考依据。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:O346.1

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李沐阳;混合型中心穿透界面裂纹应力场分析[D];太原科技大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
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7 卢宸华;刘波;桑建兵;王文嘉;;基于冰类材料的纯Ⅰ型裂纹尖端场的研究[A];力学与工程应用(第十三卷)[C];2010年
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1 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 李丹;超(超)临界火电机组传热管用不锈钢的研究[D];江苏大学;2010年
4 陈景杰;含裂纹损伤船体结构强度分析方法研究[D];大连理工大学;2011年
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6 李正军;基于最小耗能原理水力压裂裂缝启裂及扩展规律研究[D];东北石油大学;2011年
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8 刘克瑾;天津滨海新区新近吹填软黏土的流变特性及非线性流变本构模型研究[D];天津大学;2010年
9 马存旺;直升机复合材料桨叶分层特性及疲劳寿命研究[D];南京航空航天大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘爱龙;AZ31镁合金粘接接头的疲劳性能研究[D];郑州大学;2010年
2 孙湘俊;隧道钢纤维混凝土复合式沥青路面结构与材料研究[D];长沙理工大学;2010年
3 夏亚东;高分子材料的线性与非线性分数算子本构关系研究[D];暨南大学;2010年
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6 刘美思;斜向连续配筋混凝土路面力学性能研究[D];沈阳建筑大学;2011年
7 石彦平;拉曼光谱研究碳纤维的微观结构和性能[D];东华大学;2011年
8 吴凤彪;重型刮板输送机顺序启动问题的研究[D];太原理工大学;2011年
9 邹爱华;长期荷载作用下钢管混凝土平面框架力学性能研究[D];兰州理工大学;2011年
10 刘五峰;中等应力三维度下结构钢断裂模型研究[D];兰州理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 李俊林;董安强;;广义重调和算子的研究和应用[J];纺织高校基础科学学报;2010年02期
2 李俊林;张少琴;杨维阳;;正交异性复合材料板界面裂纹尖端应力强度因子[J];中北大学学报(自然科学版);2006年05期
3 张少琴;张克维;杨维阳;;功能梯度材料板Ⅱ型裂纹的断裂力学研究[J];中北大学学报(自然科学版);2006年06期
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9 李俊林;张少琴;杨维阳;;双材料混合型界面裂纹尖端应力场、位移场[J];太原科技大学学报;2010年05期
10 刘英;李俊林;谢秀峰;;各向异性和正交异性双材料界面裂纹尖端应力[J];太原科技大学学报;2013年04期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王禄超;盛松涛;;聚丙烯纤维混凝土及其有关问题探讨[J];四川建筑科学研究;2006年01期
2 高金岐,罗晓辉,徐世法,王劲松;沥青粘结层抗剪强度试验分析[J];北京建筑工程学院学报;2003年01期
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1 李永东;贾斌;唐立强;;弹性-黏弹性材料Ⅱ型界面裂纹准静态扩展的渐近分析[A];“力学2000”学术大会论文集[C];2000年
2 覃维祖;;混凝土耐久性综述[A];第五届全国混凝土耐久性学术交流会论文集[C];2000年
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1 杨勇;压力敏感性材料裂纹尖端场的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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8 朱先奎;弹塑性材料动态裂纹尖端场研究[D];清华大学;1995年
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7 蔡艳红;非线性损伤材料中Ⅲ型裂纹尖端场[D];哈尔滨工程大学;2002年
8 王兴刚;平面应力准静态扩展裂纹尖端场的弹粘塑性分析[D];哈尔滨工业大学;2008年
9 莫铁根;裂纹尖端应变能与热量的分析研究[D];南京航空航天大学;2006年
10 曾振;裂纹尖端约束效应的数值分析及应用[D];江苏大学;2006年
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