Cu/WCp叠层功能梯度材料疲劳裂纹扩展速率的数值模拟

• 作者: 夏海廷 张玉波 李一博 牛治亮 索玉霞 郭荣鑫 颜峰
• 来源期刊: 材料科学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 叠层功能梯度材料 疲劳裂纹扩展 应力强度因子幅(ΔK) FRANC2DABAQUS 数值模拟
• 年，卷（期）: 2019,（6）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 916-922
• 页数: 7页
• 分类号: TB333|O346.2
• 字数: 4996字
• 语种: 中文
• DOI: 10.14136/j.cnki.issn1673-2812.2019.06.011

摘要

本研究基于FRANC2D(Fracture Analysis Code in 2 Dimensions)二维断裂分析有限元软件,并结合大型有限元软件ABAQUS,对Cu/WCp双层及多层功能梯度材料的疲劳裂纹扩展进行数值模拟研究,控制疲劳裂纹沿不同梯度方向扩展,计算出裂纹扩展中的应力强度因子幅(ΔK),绘制出疲劳裂纹扩展速率曲线,以及裂纹扩展速率和裂尖距界面距离l的关系曲线(da/dN-l),将模拟计算结果与试验结果进行对比分析.研究表明:结合FRANC2D和ABAQUS的数值模拟方法,在比较复杂的叠层功能梯度材料有限元模型建立中具有很大的优势,可以快速地计算功能梯度材料的应力强度因子值;发现材料梯度层间界面的存在以及材料梯度含量的变化,对功能梯度材料裂纹扩展的整个阶段都存在很大影响;梯度层的数量对功能梯度材料的疲劳裂纹扩展速率也有一定影响.