纤维增强复合材料的刚性圆柱夹杂双周期分布模型的平面问题

对于硬夹杂一软基体的单向纤维增强复合材料，将纤维束看成刚性圆柱状夹杂，考虑夹杂间的相互影响，采用复变函数和坐标变换的方法，构造呈双周期分布且相互影响的刚性圆柱夹杂的复应力函数，同时满足夹杂的边界条件，利用围线积分将求解方程组化为线性代数方程组，推导出受到远场均匀拉应力的作用，双周期分布的刚性圆柱夹杂的界面应力表达式，算例给出双周期夹杂模型的界面应力值，并与单夹杂模型的界面应力最大值进行对比。     

涂层断裂韧性的声发射辅助拉伸测量方法

涂层的断裂韧性与界面结合强度是表征涂层／基体材料体系力学性能的重要指标。但如何准确地测量涂层的断裂韧性和强界面结合的涂层／基体材料体系的界面结合强度至今仍存在困难。以铬涂层／钢基体材料为对象,采用声发射和显微镜实时动态检测技术与拉伸实验相结合的方法,探索了铬涂层的断裂韧性以及铬涂层／钢基体的界面剪切强度。根据相关力学模型和实验测量结果,得到铬涂层在室温下的断裂韧性为27. 41 J／m2．同时,发现在铬涂层裂纹饱和后界面开裂都未发生,获得了该种材料体系界面剪切疆度的一个下限值。     

椭圆形刚性夹杂任意分布的平面问题

对于硬夹杂与软基体的复合材料,考虑夹杂间的相互影响,采用坐标变换和复变函数的依次保角映射方法,构造任意分布且相互影响的多个椭圆形刚性夹杂模型的复应力函数,同时满足各个夹杂的边界条件,利用围线积分将求解方程组化为线性代数方程组,推导出了在无穷远作用均匀拉应力,椭圆形刚性夹杂任意分布的界面应力表达式.算例分析给出了单夹杂模型与多夹杂模型的夹杂形状对界面应力最大值的影响规律,并进行了对比,描绘出了曲线.     

任意分布多个椭圆形刚性夹杂的反平面问题

对于硬夹杂与软基体的复合材料,考虑夹杂间的相互影响,采用坐标变换和复变函数的依次保角映射方法,构造任意分布且相互影响的多个椭圆形刚性夹杂模型的复应力函数,同时满足各个夹杂的边界条件,利用围线积分将求解方程化为线性代数方程,推导出了在无穷远双向均匀剪切,椭圆形刚性夹杂任意分布的界面应力解析表达式,算例分析给出了单夹杂模型与多夹杂模型的夹杂形状对界面应力最大值的影响规律,并进行了对比,描绘出了曲线。     

脆性涂层/韧性基体材料在拉伸应变作用下的开裂行为

提出一种在脆性涂层/韧性基体材料中含弹塑性界面层的剪滞模型.研究脆性涂层/韧性基体材料在拉伸应变作用下,其表面脆性涂层的开裂行为特征,探讨涂层内正应力、界面切应力、涂层的裂纹密度与涂层几何、力学等参数之间的内在联系,获得了涂层内正应力、界面切应力和(饱和)裂纹密度的解析表达式.最后利用这些参量及其间的内在联系,以工程实际中的脆性Cr涂层/韧性钢基体材料为研究对象,研究该种材料在拉伸过程中出现的断裂行为特征.研究结果表明,该材料在拉伸应变作用下出现的饱和裂纹密度与理论结果预测值符合较好.     

磁控溅射ZrAlCuN薄膜的微观组织与力学性能

采用磁控溅射技术制备不同原子比的ZrAlCuN薄膜。采用场发射扫描电镜(FESEM)观察截面形貌,高分辨透射电镜分析微观组织结构,纳米压入法测定薄膜的硬度,压入法(维氏压头)测定薄膜的韧性。结果表明:Zr0.36Al0.15Cu0.01N0.48薄膜截面呈纳米尺度柱状晶,沿沉积方向生长,仅存在[111]、[200]、[220]、[311]取向的5~10nm ZrN晶粒,未发现AlN及Cu独立相,硬度约41.7GPa(载荷10mN),弹性模量约257.8GPa。Zr0.29Al0.24Cu0.08N0.39薄膜呈纳米尺度柱状晶,存在10~20nm ZrN纳米晶以及Cu[111]纳米晶,硬度约27GPa(载荷10mN),弹性模量约225.8GPa。由于前者具备较高的硬度/弹性模量比,从而表现出较好的韧性。     

薄膜-半无限大基体复合材料界面剪应力分析

利用影响系数法，将基体看作半无限大体，对薄膜作平面处理，从而对膜－基复合材料的界面剪应力计算进行分析研究。在基体受单向拉伸时，薄膜－基体界面产生剪应力，分别利用有限元法和解析法对薄膜和基体的影响系数进行计算，根据薄膜－基体界面位移协调条件，建立以界面剪应力为未知量的积分方程，最后得出界面剪应力。克服了完全采用有限元法在网格划分时遇到的困难，并且减少计算量。数值计算结果表明，本文对薄膜和基体的处理是有效的，能够较好地反映薄膜－基体界面剪应力的实际变化规律，为膜－基复合材料强度分析提供新的途径。     

集中载荷作用下弹性平面刚性夹杂的形状优化

当夹杂的弹性模量比基体的弹性模量大得多时,可将其看成刚性夹杂。对于这类硬夹杂与软基体的复合材料,采用复变函数方法中的保角映射技术和推广的 Schwarz 延拓原理,并结合对复应力函数的奇性主部分析,导出了焊接任意形状刚性夹杂的全场基本奇异解,求解了集中力与集中力偶作用下弹性平面刚性夹杂的形状优化问题,描绘出了夹杂界面应力最大值、界面主应力最大值随夹杂形状的变化规律,精确地定位出了界面应力最大值、界面主应力最大值的作用位置。通过对这些不同形状夹杂的界面主应力最大值的比较,确定了夹杂的最优形状。