功能梯度材料退让接触力学性能的奇异积分方法研究

发布时间：2024-05-19 22:35

　　弹性体间的接触面积因加载而缩小的现象,称为退让接触,作为一类较为隐蔽而罕见的接触问题,长期以来未能得到足够关注。然而,实验结果已揭示,退让接触是导致土木工程结构和机械零件中镀层剥离和脱落行为的重要原因之一,因此,针对多层弹性结构,建立恰当的力学模型,并进行理论、实验或计算分析,已成为亟待解决的重要任务。功能梯度材料意指材料的物理性能沿空间呈连续变化的性态,是具有迥异性能的两种材料之间的理想过渡介质,也常用作基底涂层,以获得显著区别于基底的某种物理性能,如涡轮叶片热障涂层。基于上述背景,本文旨在探究功能梯度涂层对层状弹性结构退让接触力学性能的影响和调控机理,通过在发生退让接触的均质弹性介质表面镀入功能梯度层,定量分析功能梯度层的几何和力学参数以及其他系统因素对于退让接触长度和应力的决定作用。受制于理论计算的难度和问题的复杂性,本文假设功能梯度层的弹性模量呈单向指数函数分布,并忽略体力和接触摩擦,构造了由功能梯度层、均质层和均质半平面组成的三种典型平面退让接触模型,综合采用经典平面弹性理论、积分变换理论和奇异积分方程数值求解方法,将弹性理论的基本方程和混合边界条件转化为Cauchy型奇异积...

【文章页数】：147 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1最大载荷为30N的球形压头压痕实验：（a）均质Ni；（b）Ni-Al2O3梯度材料[11]

在功能梯度材料接触力学的实验研究中，Suresh等[8]对多晶氧化铝均质材lycrystallinealumina）、铝矽酸盐玻璃均质材料（Aluminosilicateglass）和多晶氧矽酸盐玻璃梯度材料进行了滑动摩擦压痕实验。实验表明在相同载荷作用下，均都出现了明显压....

图1.2最大载荷为50N的球形压头压痕实验：（a）均质γ-TiAl；（b）γ-TiAl/Y-TZP梯度材料[11]

抗表面接触损伤方面，功能梯度材料将有非常广阔的应用前景。然而，在对镍（Ni）氧化铝（Ni-Al2O3）合成的梯度材料、γ基钛铝合金（γ-TiAl）、γ基钛铝合金与钇稳化锆陶瓷（Y-TZP）复合而成的梯度材料（γ-TiAl/Y-TZP）进行的球形压头压痕实[11]，虽然Ni-....

本文编号：3978551