研究了一維六方準(zhǔn)晶中納米尺度開裂孔洞的Ⅲ型斷裂力學(xué)問題.基于復(fù)變彈性理論和表面彈性理論獲得了考慮表面效應(yīng)時橢圓孔邊裂紋的應(yīng)力場、應(yīng)力強度因子和能量釋放率的解析表達(dá);討論了缺陷尺寸、裂紋/孔洞比、耦合系數(shù)和施加載荷對應(yīng)力強度因子和能量釋放率的影響.研究表明:考慮表面效應(yīng)且缺陷的尺寸在納米尺度時,聲子場和相位子場的無量綱應(yīng)力強度因子以及無量綱能量釋放率具有明顯的尺寸依賴;裂紋相對尺寸較小時,表面效應(yīng)對聲子場和相位子場的無量綱應(yīng)力強度因子影響較小;納米尺度時無量綱能量釋放率隨耦合系數(shù)的增加而增大;耦合系數(shù)一定時,無量綱能量釋放率受到橢圓孔尺寸影響;隨著聲子場載荷的增大,無量綱能量釋放率先減小后增加,最后趨于穩(wěn)定;無量綱能量釋放率隨相位子場載荷的增大單調(diào)減小,非常小和非常大的聲子場載荷(或相位子場載荷)屏蔽了相位子場載荷(或聲子場載荷)的影響.

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【部分圖文】：

圖1考慮表面效應(yīng)時一維六方準(zhǔn)晶橢圓孔邊裂紋問題示意圖(z平面,Z=x+iy)

??εyz=εzy=12?uz?y?????????(7)???εxz=εzx=12?uz?x?????????(8)ωyz=?wz?y(9)

圖2保角映射(ζ平面,ζ=ξ+iη)

μ(ζ)=ε(ζ+R)2+(ζ-R)2+(ε2-1)(ζ+R)4+2(ε+1)(ζ2-R2)24Rζ(25)ε=(a+L)2+b2+an+(a+L)L2+2aL+b2(a+b)(a+L+L2+2aL+b2....

圖3橢圓孔尺寸對裂尖無量綱應(yīng)力強度因子的影響

圖3給出了裂紋尖端聲子場與相位子場無量綱Ⅲ型應(yīng)力強度因子隨橢圓孔尺寸的變化曲線,其中b=0.5a,L=0.5a.可以看出,經(jīng)典彈性理論時無量綱應(yīng)力強度因子與缺陷絕對尺寸無關(guān);考慮表面效應(yīng),缺陷在納米尺度時,聲子場和相位子場無量綱應(yīng)力強度因子均隨橢圓孔尺寸變化有明顯的尺寸依賴效應(yīng);....

圖4裂紋相對尺寸L/a對裂尖無量綱應(yīng)力強度因子的影響

圖3橢圓孔尺寸對裂尖無量綱應(yīng)力強度因子的影響5.2裂紋相對尺寸對無量綱應(yīng)力強度因子的影響

本文編號：3997459