沿厚度方向具有任意属性的功能梯度材料断裂力学研究

本课题以沿厚度具有任意属性的功能梯度材料为研究对象，在理论上提出"局部非均匀分层模型"，能够充分模拟材料局部非均匀特征对裂纹尖端特性的影响，使功能梯度材料静动态断裂力学的研究精度和广度得到提高。这是对具有任意属性功能梯度材料断裂理论研究方法的新探索。同时，采用三维有限元法、三维无网格法和三维非均匀材料J积分理论相结合的方法，力图在任意属性梯度材料二维断裂理论研究和三维断裂数值模拟研究之间建立联系，提出利用任意属性功能梯度材料二维断裂理论模型对三维功能梯度材料中椭圆裂纹前沿特性进行基本预报的设想，从而为理论求解极其困难而又具有重大工程意义的任意属性三维梯度材料的断裂力学评价提供重要理论依据和简便可行的方法。最后通过验证性实验对所提出的理论模型和数值分析方法进行验证和完善。本研究立足解决功能梯度材料断裂力学领域的基本难题并适应材料本身对完善评价理论的迫切需要，因此在工程材料领域也具有广阔前景。