非均质界面的随机断裂演化过程研究

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界面层是整个结构的薄弱环节。本文研究了非均质界面断裂过程中的统计规律以及断裂前沿的分形特性。基于有限单元法,提出一种新的计算模型——界面微元模型。同时,为了表示界面的不均匀性,让界面微观性质与宏观力学行为建立联系,引进了谐和函数随机场模型,对界面强度进行二维随机场模拟。此外,通过由集中力作用下的薄板弯曲位移解,推导出了均布力作用下的薄板弯曲位移解。本文将有限单元法、随机场模型和薄板弯曲位移解三者有机结合来研究界面的断裂问题。最后利用matlab编写了非均质界面的断裂演化程序,模拟了在不同参数组合下界面的断裂演化过程,并得到声发射信号、断裂前沿等数据。
  根据模拟结果,对声发射信号进行幂次拟合,得出每一个参数组合下声发射信号的G-R定律,并且研究了特定时刻下断裂前沿的轮廓曲线,计算了对应时刻的分形维数。分析结果表明:声发射统计结果符合幂律规律,并且与经典的G-R定律存在非线性偏离现象;通过求解断裂过程中间隔相同时间的断裂前沿的分形维数,发现随着断裂过程的推进,分形维数存在下降的趋势。
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