层状复合陶瓷增韧机理的数值模拟

无机材料学报

层状复合陶瓷增韧机理的数值模拟

常旭^1,2; 唐春安^1,2; 张后全^1,2; 张永彬^1,2; 张亚芳²

1. 大连大学材料破坏力学数值研究中心, 大连 116622; 东北大学材料破坏力学数值实验室, 大连 110004

收稿日期:2004-03-23 修回日期:2004-06-28 出版日期:2005-03-20 网络出版日期:2005-03-20

Numerical Approach to Toughening Design of Laminated Ceramic Composites

CHANG Xu^1,2; TANG Chun-An^1,2; ZHANG Hou-Quan^1,2; ZHANG Yong-Bin^1,2; ZHANG Ya-Fang²

1. Research. Center for Numerical Test on Material Failure; Dalian University; Dalian 116622; China; 2.Research Lab for Numerical Test on Material Failure; Northeastern University; Shenyang 110004; China

Received:2004-03-23 Revised:2004-06-28 Published:2005-03-20 Online:2005-03-20

摘要/Abstract

摘要： 基于多层梁模型,在考虑材料非均匀性的基础上,采用有限元数值模拟的方法研究了层状复合陶瓷的断裂行为.给出了复合陶瓷模型在三点弯曲的加载条件下,裂纹拐折和扩展的过程,验证了层状复合陶瓷的主要增韧机理:裂纹沿软层界面拐折耗能.在此基础上,研究了不同参数条件下,层状复合陶瓷韧性的变化规律.

关键词: 层状复合陶瓷, 增韧, 有限元, 数值模拟

Abstract: Based on the multilayer beam model, with a view to the heterogeneity of the material, this paper focused
on the fracture behavior of the laminated ceramic composites by the finite-element method. In three-point bending condition, the crack propagation process that
the crack penetrates the hard layers and expands along the interfaces of soft layers was presented. The primary mechanism
that the soft layers decoy the crack expanding along the weak interfaces to absorb energy was affirmed. The toughness and strength changes
as a function of the parameters such as thickness ratio, heterogeneity index m, etc. were analyzed by the FEM numerical simulation.

Key words: laminated ceramic composites, toughening, FEM, numerical simulation

中图分类号:

TQ174

常旭,唐春安,张后全,张永彬,张亚芳. 层状复合陶瓷增韧机理的数值模拟[J]. 无机材料学报.

CHANG Xu,TANG Chun-An,ZHANG Hou-Quan,ZHANG Yong-Bin,ZHANG Ya-Fang. Numerical Approach to Toughening Design of Laminated Ceramic Composites[J]. Journal of Inorganic Materials.

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