功能梯度材料裂尖应力奇异性及其静动态断裂力学行为的实验研究

本项目对功能梯度材料裂尖应力奇异性及其静动态断裂力学行为进行系统地实验研究和数值模拟。首先，利用聚合物的光降解特性，由紫外光照射技术制备真正意义上的大尺度连续性功能梯度材料，并对其静、动态弹性性能进行表征；其次，利用光学测量技术分别对梯度材料在静载下I型和I＋II型裂尖奇异场和变形场的演化规律及动载下裂纹的动态响应、起始演化、扩展历史进行光力学分析，提取裂尖应力强度因子、能量释放率、传播速度等参数，建立断裂力学参量与材料梯度和裂尖光力学信息之间的相互关系，分析材料梯度对裂尖应力奇异性等静动态断裂特性的影响；建立功能梯度材料的断裂准则。最后，利用有限元技术对梯度材料在静载下的断裂特征、动载下的应力波传播以及与裂尖的作用进行数值模拟；验证已有的梯度材料断裂力学理论。.本项目对功能梯度材料的静动态断裂特性描述和已有断裂理论的实验验证具有重要学术意义，有助于材料的结构优化、性能评估及应用开发。