摘要: 功能梯度材料与传统材料包括复合材料相比最大不同之处是材料属性关于空间坐标的梯度分布，从而消除了复合材料中在不同材料的结合处存在明显的界面问题。但与此同时也造成功能梯度材料力学分析的复杂性。 随着功能梯度材料应用的领域越来越广泛，... 展开 功能梯度材料与传统材料包括复合材料相比最大不同之处是材料属性关于空间坐标的梯度分布，从而消除了复合材料中在不同材料的结合处存在明显的界面问题。但与此同时也造成功能梯度材料力学分析的复杂性。 随着功能梯度材料应用的领域越来越广泛，关于功能梯度材料力学性能的研究也是必不可少的，尤其在动态载荷作用下的断裂力学行为研究。本文是基于键型近场动力学方法，对功能梯度材料的动态断裂行为进行模拟分析，并取得以下成果: (1)提出了基于键型近场动力学的加权模型，以更合理的方式处理功能梯度材料的杨氏模量和断裂韧性对裂纹扩展的影响。根据提出的正加权函数和反加权函数模式，进行模拟结果对比分析，得到最适合功能梯度材料分析的近场动力学加权模型。并且对功能梯度材料近场动力学模型进行了收敛性分析。 (2)基于优化加权的近场动力学模型，分析了含初始单裂纹功能梯度材料试件受动态拉伸荷载情况的下裂纹扩展行为和破坏形式。对初始裂纹长度以及位置在试件破坏中的影响进行了分析，发现初始单裂纹长度对试件破坏有明显影响，但是对裂纹路径影响不大，并且从应力云图中看出，应力波在材料参数较大的一侧传播速度较快。 (3)分析了初始双裂纹试件动态断裂行为。由于应力波在材料参数较大的一侧传播较快，可以明显发现当两裂纹为共线时，在梯度材料参数较大的一侧裂纹应力尖端先出现应力集中;双裂纹的尖端应力场会相互影响，引起裂纹路径偏转;而当双裂纹在试件两侧错开分布时，明显比双裂纹在试件同侧时更容起裂和破坏。 (4)通过分析梯度形式分别为线性函数、指数函数、三角函数的试件破坏，发现材料梯度形式对含初始双裂纹试件影响更大。当试件初始单裂纹时，三角型函数与线性和指数型函数有明显差别;在初始双裂纹时，三种梯度形式均有明显的不同。说明在模型和受载荷相同的条件下，通过合理的布置和分配材料参数的梯度形式可以有效的改变和提升功能梯度材料的力学性能。 收起