裂纹分形特征对脆性材料热冲击后统计剩余强度的影响

【作者】 孟松鹤； 齐菲； 郭浩； 解维华； 许承海；

【机构】 哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室； 苏州大学机电工程学院&苏州纳米科技协同创新中心； 苏州大学机电工程学院机器人与微系统研究中心；

【摘要】 基于脆性固体统计强度分形理论,建立了陶瓷材料热冲击后统计剩余强度分形模型,给出了热冲击前后陶瓷材料的强度衰减比。结果表明,强度衰减比与材料中裂纹数量以及扩展裂纹分形维数相关。裂纹数量增加使得材料的强度衰减比减小,但衰减幅度不明显。当裂纹数量相同时,扩展裂纹分形维数越大,陶瓷材料热冲击后强度衰减比越大,即剩余强度越高。裂纹做平直扩展时分形维数最小,强度衰减比最小,剩余强度最低。考虑了热冲击后裂纹分叉对材料断裂韧性的影响。结果表明,裂纹开叉角度越大,分形维数越高,陶瓷断裂韧性越高。从而,建立了热冲击后陶瓷裂纹分叉维数与统计剩余强度的关系;增大裂纹分叉角度可以提高陶瓷热冲击后统计剩余强度。更多还原