二维界面端应力奇异性及界面裂纹分析

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文二维界面端应力奇异性及界面裂纹分析作者姓名：指导教1)iTi：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：刘贵立于慧子于政文副教授东北大学理学院硕士固体力学2014年6月2014年7月刘军学科类别：工学论文答辩日期：2014年6月答辩委员会主席：氇：德叭东北大学2014年6月万方数据AThesisinSolidMechanicsTheAnalysisofStressSingularitiesofTwo--DimensionalInterfaceEdgeandInterface

2、CrackByYuHuiziSupervisor：AssociateProfessorYuZhengwenNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢=芷思。学位论文作者签名：街日期：乃『牛．，．弓口学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师

3、完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年d学位论文作者签名：寺慧子签字日期：乃心6．专。导师签名：签字日期：弓攻欠加心石．专·万方数据东北大学硕士学位论文摘要二维界面端应力奇异性及界面裂纹的分析摘要本文首先基于界面力学的基本知识，采用求解平面界面端应力奇异性的理论方法，研究了界面端形状对应力奇异性

4、指数的影响。然后，采用大型通用有限元软件ANSYS求解界面端应力奇异性指数，并讨论界面材料匹配组合、界面端几何形状和界面端处圆弧过渡等因素对界面端奇异性的影响，利用数值模拟计算了界面裂纹问题中的应力强度因子，讨论了裂纹长度，界面材料匹配组合对应力强度因子的影响。研究表明，界面端的应力奇异性主要有以下四种情况：无奇异性、单一应力奇异性、二重实数应力奇异性、二重振荡应力奇异性。随着结合角的增加，这四种情况依次出现，应力奇异性逐渐增强。通过数值解与理论解的比较发现，本文采用的数值方法能满足精度要求。当泊松比相同时，两种材料的弹性模量

5、比相差越大，奇异性越严重。材料的弹性模量比例不变时，泊松比的变化会引起奇异性的变化。随着结合角的增加，应力奇异性逐渐增强。通过在界面端加圆弧过渡发现，有圆弧过渡的情况明显的减弱了界面端处的应力奇异性，并且过渡半径越大，界面端处应力值越小，但是不同半径的过渡圆弧对界面端应力奇异性的改善程度基本相同。用相互作用积分法计算的应力强度因子具有良好的稳定性，并且界面裂纹的应力强度因子随着裂纹长度的增加而逐渐的增大。当裂纹长度一定、两种材料的泊松比相等时，随着弹性模量差距逐渐变大，界面裂纹的应力强度因子在逐渐增大。当裂纹长度一定、两种材料

6、的弹性模量相等时，界面裂纹的应力强度因子也随着泊松比的变化而变化。关键词：界面端；奇异性；有限单元法；裂纹；应力强度因子．II．万方数据东北大学硕士学位论文AbstFaCtTheAnalysisofStressSingularitiesofTwo-·DimensionalInterfaceEdgeandInterfaceCrackAbstractFirstly,onthebaseofbasicknowledgeoftheinterfacialmechanics，thisthesisusethemethodofsolvingth

7、eplanarinterfaceendstresssingularitytheorytostudytheimpactonstresssingularitybychangingtheshapeoftheinterfaceedge．Then，thisthesisintroducethemethodswhicharetakentosolvetheindexofstresssingularityattheinterfaceedgebyfiniteelementsoftwareANSYS．Secondly,wediscusstheinf

8、luenceofmaterialmatchingcombination，geometriccompositionandarCtransitionattheinterfaceedgetointerfaceedgestresssingularity．Finally,thisthe