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双材料非弹性主方向界面裂纹应力场及分布规律

杨林  
【摘要】: 双材料界面裂纹包含了单材料裂纹的性质[1 ?1 1,36].复合材料作为一种结合材料,它的破坏往往都是从界面及其附近发生的.因此,复合材料界面裂纹应力场的分析对结合材料或结构的强度寿命及可靠性评价具有举足轻重的意义. 对于双材料界面裂纹的研究,各向同性双材料界面裂纹应力场的研究已获得了一些重要成果[1 2?1 7],得到的Ⅰ型和Ⅱ型裂纹尖端应力具有r-1/2+iε的振荡奇异性、III型裂纹尖端应力仍有r?1 /2的奇异性而无振荡性结论.文献[ 49? 57]在假设奇异指数为λk = ?1 / 2 +εk ( k= 1,2)情况下,通过求解一类广义重调和方程组边值问题,推出了正交异性双材料半无限界面裂纹尖端的应力场、位移场的解析表达式.但对于正交异性双材料非弹性主方向界面裂纹这方面的研究还较少. 本文对双材料非弹性主方向界面裂纹问题进行了研究.利用坐标轴不平行于弹性主方向的转轴变换公式,结合复合材料断裂复变方法,在文献[ 56]关于正交异性双材料界面裂纹应力场分析的基础上,当特征方程组的判别式都小于零时,得到了界面裂纹不在x轴与在x轴两种情形(即情形A与情形B)下的双材料非弹性主方向半无限界面裂纹尖端应力场的理论解,并给出双材料参数对界面裂纹尖端应力场的影响规律.这些理论结果为工程设计提供了理论指导,也将对各类复合材料、功能材料等先进材料工业的性能设计和抗断裂优化设计产生重要意义.


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