基于态型近场动力学的淬火陶瓷破坏过程分析

来源：计算力学学报杂志2022年第4期北京时间：

作者：何德威,黄丹,徐业鹏

单位：河海大学 力学与材料学院, 南京 211100,河海大学 力学与材料学院, 南京 211100,河海大学 力学与材料学院, 南京 211100

摘要：基于态型近场动力学理论进行复合陶瓷板淬火破坏过程力学建模与分析。引入热膨胀项反映材料的热致变形,基于物质点对的断裂定义损伤,构建三维非局部常规态型近场动力学热弹脆性模型,结合多速率显式积分法计算热-力耦合,实现热冲击荷载作用下陶瓷板起裂和裂纹扩展全过程的模拟。通过模拟典型淬火Al2O3陶瓷板的破坏过程,并与实验和其他数值结果对比,验证了该模型和方法。使用该模型研究了含不同α-Al2O3纤维掺杂比率的Al2O3复合陶瓷板淬火破坏过程,结果表明,断裂韧性的提高显著减少了裂纹数量并延后起裂时间;含5%α-Al2O3纤维掺杂比率的复合陶瓷材料综合力学性能最优,能够有效提升构件抵抗热冲击荷载能力。

关键词：复合陶瓷,热冲击,近场动力学,裂纹扩展,断裂模拟,

基金资助：国家重点研发计划(2018YFC0406703);国家自然科学基金(12072104;51679077;11932006)资助项目.