轴向剪切条件下功能梯度圆柱形复合材料的界面开裂问题研究

针对外覆功能梯度涂层的圆柱形复合材料在轴向剪切作用下的界面开裂问题,建立了断裂力学分析的理论模型。运用分离变量和无穷级数法,推导了奇异积分方程;利用Lobatto-Chebyshev配点法将其离散为代数方程组,最后得到了应力强度因子的数值解。对数值结果的讨论表明:在涂层外表面固定的条件下,可以通过降低涂层厚度和设计内侧软而外侧硬的涂层2种途径来有效地减小界面的断裂驱动力。研究结果可为工程中该类复合材料的防断裂优化设计提供理论参考。     

层状磁电弹半柱中同轴界面上的裂纹相互作用规律

针对“磁电弹-正交基体-磁电弹”3层半柱结构中2个同轴界面同时开裂的问题,建立了其断裂力学理论模型.运用位错模拟法和Green函数法,推导了裂纹问题的奇异积分方程组,并得到了应力强度因子的数值解.基于参数分析,讨论了层厚和裂纹的环向相对位置对应力强度因子的影响规律,阐明了其中的刚性边界效应、自由边界效应、屏蔽效应和干涉效应,揭示了屏蔽与干涉相互竞争所引起的局部区域内应力强度因子的特殊振荡现象.相关结论可为层状磁电弹智能器件的防断裂优化设计提供理论参考.     

压电-正交基体复合半圆柱的界面端部开裂问题研究

建立了半圆柱形压电-正交基体复合材料界面端部开裂问题的力学模型,其中压电层为锆钛酸铅铁电陶瓷,基体为正交异性聚乙烯复合材料。综合利用位错模拟法、格林函数法和奇异积分方程法,对裂纹问题进行了理论分析。通过对应力强度因子进行数值求解和讨论,揭示了几何、物理参数对断裂行为的影响规律。从界面端部止裂的角度出发,找到了压电复合半圆柱的2种优化设计形式:一种是将"较软的内部基体"和"较硬的外部压电层"相结合;另一种是采用正交各向异性介电材料作为基体。另外,数值计算还表明:与剪切模量变化对应力强度因子的影响相比,压电系数和介电系数变化的影响至少要小2个数量级,因此后面二者对结构防断裂优化设计没有显著的实际意义。     

非晶态Ni-P合金化学镀镀液的稳定性研究

采用PdCl2溶液的稳定性试验方法,对非晶态Ni-P合金化学镀镀液(ZFHN防腐蚀镀液)的稳定性和试验条件进行了关系曲线测试及分析.规定和提出了其试验条件和最佳控制参数;试验镀液中PdCl2的最佳浓度是2.4 mg/L、可靠的pH值范围为4.0～5.0.温度、搅拌、PdCl2用量、镀液pH值是决定镀液稳定时间的重要试验条件和试验偏差大的主要因素.研究镀液的稳定性高、组分协同稳定性好,稳定试验时间大于3 min.     

压电界面电极的应力强度因子

建立了压电界面电极的力学模型，利用有限傅里叶变换方法将相应的力电耦合问题描述为奇异积分方程，并得到了界面应力及其强度因子的解析解。讨论了结构几何参数对应力强度因子的影响。基于强度设计的观点得到两方面的结论：一是界面中心电极优于偏置电极；二是界面长度的最优值为中心电极长度的2倍。     

压电材料中的共线非等长多裂纹问题

建立了横观各向同性压电材料中的共线非等长多裂纹模型。将裂纹模拟为连续分布的广义位错,推导了单点广义位错的格林函数,并基于此得到了共线非等长多裂纹的奇异积分方程组,最后由数值计算给出了裂纹尖端的能量释放率。对奇异积分方程组的退化分析和对称条件下的数值结果的讨论,验证了本文结果的正确性。研究表明:当共线裂纹间距小于裂纹长度时,裂纹尖端场存在显著的干涉效应;裂纹越长,干涉效应越显著;电载荷系数越大,能量释放率也越大;相对于外侧尖端而言,共线裂纹内侧尖端对电载荷系数更为敏感。