摘要: 复合材料构件往往会在材料结合界面萌生裂纹或断裂，使整体构件失效。双材料界面研究作为复合材料性能的基础研究，扮演着至关重要的角色。然而不论是理论、实验研究，还是数值分析，在双材料界面的研究中都存在一系列难以解决的问题。 目前主要的... 展开 复合材料构件往往会在材料结合界面萌生裂纹或断裂，使整体构件失效。双材料界面研究作为复合材料性能的基础研究，扮演着至关重要的角色。然而不论是理论、实验研究，还是数值分析，在双材料界面的研究中都存在一系列难以解决的问题。 目前主要的基于经典连续介质力学的各类数值分析方法，在处理不连续问题时需要繁复的特殊处理，针对此问题，Silling提出了一种基于积分-微分方程的非局域理论——近场动力学。这种方法摆脱了传统理论对连续性的要求，具有在同一构型下处理连续介质、缺陷损伤和不连续物质点的优势。 近场动力学理论应用于双材料研究时，需对材料界面处进行特殊处理，传统的方法是将界面从非局域转化到局域理论中处理，该方法繁复。本文主要针对近场动力学中的双材料界面处理方法及双材料界面处裂纹扩展的相关问题进行研究。主要内容如下： 1.提出了距离相关权函数法用于描述不同材料界面的键理论，进而建立了界面的串联键模型和并联键模型，推导了两类键模型的材料性能参数，分析了这两类模型下界面的应变能密度，对两种模型的有效性进行了评价； 2.引入了塑性功生成热的描述，建立了适于描述裂纹扩展的近场动力学热力耦合理论，采用该理论对单一材料裂纹扩展问题进行了数值模拟，通过数值模拟结果与实验结果的对比，对该理论进行正确性验证； 3.针对近场动力学模拟裂纹扩展时的单元构型敏感性问题，本文从一个新的角度分析了敏感性的原因，即邻域面积和力矢量分布，从这两点出发给出了保证计算效率的前提下使计算结果更优质的邻域半径选取方法； 4.由于材料界面和裂纹尖端区域有局部加密的需求，本文提出了阶跃式的单元加密方法，可直接在需要加密的区域对大单元进行剖分，在大小单元相交处插入虚拟点以满足加密后小单元邻域的完整，这一加密方法具有可随动加密的优点。 收起