氧化鋯陶瓷在工程領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,例如熱障涂層、生物醫(yī)學(xué)植入等。一方面,在應(yīng)力誘導(dǎo)的條件下,氧化鋯會(huì)產(chǎn)生四方相至單斜相的相變,所以裂紋在向前擴(kuò)展時(shí)裂尖附近的應(yīng)力場(chǎng)會(huì)促使該相變的發(fā)生,并且在裂紋的擴(kuò)展路徑上會(huì)留下相變區(qū)域,相變應(yīng)變會(huì)阻礙裂紋向前擴(kuò)展,從而產(chǎn)生增韌效應(yīng)。以往在研究氧化鋯陶瓷相變?cè)鲰g效應(yīng)時(shí),學(xué)者們大多采用了小范圍相變假設(shè),且有限元模型都是二維模型。另一方面,當(dāng)長(zhǎng)期暴露于蒸汽環(huán)境時(shí),氧化鋯陶瓷也會(huì)產(chǎn)生上述相變,但這會(huì)使它的斷裂韌性降低,這就是所謂的低溫退化現(xiàn)象。本文采用三維有限元模型研究氧化鋯陶瓷邊裂紋以及界面裂紋擴(kuò)展的相變?cè)鲰g效應(yīng),通過(guò)使用商業(yè)有限元軟件ABAQUS軟件中的UMAT子程序插入氧化鋯陶瓷材料的力學(xué)本構(gòu)關(guān)系。本文不再使用之前常用的小范圍相變假設(shè),且有限元模型為三維模型,研究的范圍變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)模型尺度,其中用了內(nèi)聚力單元。我們將氧化鋯陶瓷材料與純彈性材料進(jìn)行了對(duì)比。并且系統(tǒng)的討論了邊裂紋和界面裂紋條件下應(yīng)力狀態(tài)、內(nèi)聚力強(qiáng)度、剪切相變應(yīng)變、相變激發(fā)能以及基體彈性模量對(duì)相變范圍大小和裂紋擴(kuò)展的影響。同時(shí)我們還探討了低溫退化對(duì)氧化鋯陶瓷片斷裂韌性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,平面應(yīng)力... 

【文章來(lái)源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g示意圖

中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論，包括聚合物、金屬、陶瓷、混凝土結(jié)構(gòu)以及雙層材料等的界面裂紋擴(kuò)展行為時(shí)，內(nèi)聚力單元模型被認(rèn)為是最有可以很方便的用來(lái)模擬混合型裂紋擴(kuò)展。雖然內(nèi)聚力單，但在已發(fā)表的文獻(xiàn)中，只有少數(shù)文獻(xiàn)在研究相變材料的力單元。比如，F(xiàn)reed 和 Banks-Sills[13]用內(nèi)聚力單元研究的擴(kuò)展，他們發(fā)現(xiàn)內(nèi)聚力單元的界面強(qiáng)度會(huì)對(duì)增韌效應(yīng)4]在研究形狀記憶合金和線彈性或彈塑性材料界面裂紋擴(kuò)到了內(nèi)聚力單元。Baxevanis 等[15, 16]使用虛擬裂紋閉合技合金裂紋擴(kuò)展行為，他們用到了內(nèi)聚力單元并討論了塑韌性的影響。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文影響。相比于僅考慮體積相變，全場(chǎng)有限元分析法證實(shí)了相變產(chǎn)生增強(qiáng)了 R 曲線行為。因此，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)研究還是理論模型都證實(shí)象發(fā)生，剪切相變應(yīng)變對(duì)上述材料相變?cè)鲰g的影響不可忽略。20Sun[31]的本構(gòu)關(guān)系運(yùn)用到有限元軟件中，研究了氧化鋯陶瓷的相變影響。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Y2O3穩(wěn)定ZrO2相結(jié)構(gòu)的拉曼光譜研究[J]. 谷晉騏,岳武,柴玉瑛.  光散射學(xué)報(bào). 1994(02)

碩士論文
[1]氧化鋯陶瓷三維裂紋擴(kuò)展和壓痕實(shí)驗(yàn)的有限元模擬研究[D]. 劉念.華中科技大學(xué) 2016
[2]水凝膠壓痕實(shí)驗(yàn)和裂紋擴(kuò)展行為的有限元模擬研究[D]. 郭佳新.華中科技大學(xué) 2015
[3]內(nèi)聚力模型的分析及有限元子程序開(kāi)發(fā)[D]. 黃劉剛.鄭州大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3301155