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裂纹与夹杂之间的构型力及Ⅱ型裂纹裂尖塑性区的屏蔽效应

周荣欣  
【摘要】:裂纹尖端塑性区及裂尖附近夹杂对裂纹尖端的应力强度因子有强烈的影响。因此,研究裂尖塑性区和夹杂和裂纹之间的相互作用,对分析裂纹的扩展特性,材料的破坏损伤机制具有非常重要的意义。 本文基于Eshelby的等效夹杂理论和相变增韧理论,首先推导了在I、II型混合加载模型下的,裂纹与任意形状夹杂之间相互时的构型力的一般解,并给出两种特殊形状的夹杂构型力的显式表达式,讨论了构型力的一些特殊性质。然后,运用塑性增韧和相变增韧在力学原理上的相似性,将裂纹尖端的塑性区等同于一个相变夹杂,用相变增韧理论导出小范围屈服条件下II型裂纹尖端塑性区的屏蔽效应的解析解。 本文的研究显示,材料的硬化行为,外加载应力状态和T应力均对塑性区的屏蔽效应有显著的影响,而构型力理论则为复合材料中的裂纹偏转和界面脱粘现象提供了一个全新的分析方法。


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