【摘 要】
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随着科技的发展,由于功能梯度材料将两种或多种材料的优点结合在一起,越来越受到人们的重视。实际工程中功能梯度材料主要用作防热涂层材料,但是结构在复杂的工作环境中面临
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随着科技的发展,由于功能梯度材料将两种或多种材料的优点结合在一起,越来越受到人们的重视。实际工程中功能梯度材料主要用作防热涂层材料,但是结构在复杂的工作环境中面临着各种载荷作用,其中由于机体震动产生的循环载荷作用使得材料疲劳劣化是一种主要的破坏形式。目前,针对功能梯度材料横向载荷作用下拉伸损伤问题和横向周期荷载作用下的疲劳寿命问题的研究还鲜有报道,因此本文利用损伤理论对材料属性连续变化的功能梯度板的疲劳损伤进行了分析。 针对功能梯度材料的损伤分析,有限元方法是一种有效的分析手段。本文通过UMAT子程序建立了反映功能梯度材料特点的损伤本构模型,在该损伤模型中,增加了一个损伤演化参数S,并定义该参数与弹性模量具有相同的函数形式,使对于功能梯度材料属性的模拟更加接近工程实际。 利用编辑的UMAT子程序对单元金属材料弹塑性进行分析,将结果与有限元主程序的弹塑性分析结果进行对比,验证了子程序的有效性和可行性。通过定义功能梯度材料整体模型,使其损伤本构模型中的参数S与弹性模量以相同的混合率表达,利用有限元子程序对其进行弹塑性分析,与定义参数S为常数时的结果进行对比。为了模拟梯度材料受到横向拉伸循环载荷作用的损伤情况,首先对梯度材料受到横向单调载荷作用下的损伤演化过程和应力应变情况进行分析,最后定义循环载荷,进而分析了整体模型在疲劳载荷作用下的损伤演化和应力应变情况。最后选取材料混合率中不同的梯度指数,分析损伤值的大小和材料主要损伤区域,为工程实际制作和设计梯度材料提供了参考。
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