热应力诱导下脆性材料裂纹扩展和控制研究

脆性材料在热冲击下将可能导致裂纹的萌生和扩展，导致材料和产品失效；而另一方面，脆性材料的热应力切割法（控制断裂法）则利用了这一现象。为保证裂纹能连续地沿预定的路径扩展以高质量地完成切割，其关键在于热源参数的优化和其扫描路径的确定。本项目以脆性材料的热应力切割法为背景，进行脆性材料在移动热源作用诱导下裂纹扩展的模拟分析和控制的研究。根据适合于所切割脆性材料的断裂准则和裂纹扩展角的预测方法，提出一种优化热源扫描路径的迭代法，使在此移动热源冲击下裂纹按要求的路径扩展。通过裂纹扩展过程的数值模拟和典型材料的切割试验两方面来验证和修正热源扫描路径的优化预测方法，从而得到进行高质量切割加工所需的热源参数和扫描路径等关键参数的分析和优化方法。通过大量数值试验和必要的实验验证，提出确定相关参数和路径的数据库和简化公式，指导和改善切割工艺，从而可有效控制裂纹扩展路径、将该方法更好地应用于沿曲线的切割加工。