含弧形微裂纹相变复合陶瓷增韧分析  

TOUGHENING ANALYSIS OF TRANSFORMATION COMPOSITE CERAMIC WITH ARC-CRACKS

作　　者：赵磊[1] 刘协权[1] 倪新华[1] 张淑琴[1] 张靖[1] 

机构地区：[1]军械工程学院基础部,石家庄050003

出　　处：《固体力学学报》2010年第S1期34-38,共5页Chinese Journal of Solid Mechanics

基　　金：国家自然科学基金资助项目(No.10872216)

摘　　要：弧形微裂纹是复合陶瓷内的常见现象,含少量弧形微裂纹复合陶瓷比无裂纹复合陶瓷的韧性更好,而粒子相变能够提高陶瓷的断裂韧性已经得到普遍承认.本文考虑粒子相变与弧形微裂纹的联合效应,建立含弧形微裂纹相变复合陶瓷的混合型裂纹增韧模型.首先应用压力敏感准则和应变能释放率断裂准则,对含弧形微裂纹复合陶瓷的增韧效应进行了理论预测;然后采用权函数法推导出混合型裂纹的增韧结果,分别给出了静止裂纹和稳态扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式;最后根据相变区域与弧形微裂纹相之间的关系,分析增韧结果的尺度效应.结果表明:相变对静止裂纹无增韧作用;相变对稳态扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变粒子的体积分数有关外,还与复合陶瓷的颗粒直径和弧形微裂纹的体积分数有关.弧形微裂纹是复合陶瓷内的常见现象,含少量弧形微裂纹复合陶瓷比无裂纹复合陶瓷的韧性更好,而粒子相变能够提高陶瓷的断裂韧性已经得到普遍承认.本文考虑粒子相变与弧形微裂纹的联合效应,建立含弧形微裂纹相变复合陶瓷的混合型裂纹增韧模型.首先应用压力敏感准则和应变能释放率断裂准则,对含弧形微裂纹复合陶瓷的增韧效应进行了理论预测;然后采用权函数法推导出混合型裂纹的增韧结果,分别给出了静止裂纹和稳态扩展裂纹相变塑性屏蔽的理论表达式;最后根据相变区域与弧形微裂纹相之间的关系,分析增韧结果的尺度效应.结果表明:相变对静止裂纹无增韧作用;相变对稳态扩展裂纹的增韧结果除与材料弹性模量、相变尾区高度和相变粒子的体积分数有关外,还与复合陶瓷的颗粒直径和弧形微裂纹的体积分数有关.

关 键 词：弧形微裂纹 相变粒子 压力敏感准则 权函数法 增韧 尺度效应 

分 类 号：O346.1[理学—固体力学]