一维六方准晶中纳米尺度开裂孔洞的Ⅲ型断裂力学

发布时间：2024-06-29 10:00

　　研究了一维六方准晶中纳米尺度开裂孔洞的Ⅲ型断裂力学问题.基于复变弹性理论和表面弹性理论获得了考虑表面效应时椭圆孔边裂纹的应力场、应力强度因子和能量释放率的解析表达;讨论了缺陷尺寸、裂纹/孔洞比、耦合系数和施加载荷对应力强度因子和能量释放率的影响.研究表明:考虑表面效应且缺陷的尺寸在纳米尺度时,声子场和相位子场的无量纲应力强度因子以及无量纲能量释放率具有明显的尺寸依赖;裂纹相对尺寸较小时,表面效应对声子场和相位子场的无量纲应力强度因子影响较小;纳米尺度时无量纲能量释放率随耦合系数的增加而增大;耦合系数一定时,无量纲能量释放率受到椭圆孔尺寸影响;随着声子场载荷的增大,无量纲能量释放率先减小后增加,最后趋于稳定;无量纲能量释放率随相位子场载荷的增大单调减小,非常小和非常大的声子场载荷(或相位子场载荷)屏蔽了相位子场载荷(或声子场载荷)的影响.

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【部分图文】：

图1考虑表面效应时一维六方准晶椭圆孔边裂纹问题示意图(z平面,Z=x+iy)

??εyz=εzy=12?uz?y?????????(7)???εxz=εzx=12?uz?x?????????(8)ωyz=?wz?y(9)

图2保角映射(ζ平面,ζ=ξ+iη)

μ(ζ)=ε(ζ+R)2+(ζ-R)2+(ε2-1)(ζ+R)4+2(ε+1)(ζ2-R2)24Rζ(25)ε=(a+L)2+b2+an+(a+L)L2+2aL+b2(a+b)(a+L+L2+2aL+b2....

图3椭圆孔尺寸对裂尖无量纲应力强度因子的影响

图3给出了裂纹尖端声子场与相位子场无量纲Ⅲ型应力强度因子随椭圆孔尺寸的变化曲线,其中b=0.5a,L=0.5a.可以看出,经典弹性理论时无量纲应力强度因子与缺陷绝对尺寸无关;考虑表面效应,缺陷在纳米尺度时,声子场和相位子场无量纲应力强度因子均随椭圆孔尺寸变化有明显的尺寸依赖效应;....

图4裂纹相对尺寸L/a对裂尖无量纲应力强度因子的影响

图3椭圆孔尺寸对裂尖无量纲应力强度因子的影响5.2裂纹相对尺寸对无量纲应力强度因子的影响

本文编号：3997459