A Study of Crack Propagation Paths in Functionally Graded Material Plates

功能梯度材料板裂纹扩展路径的研究

基本信息

  • 批准号:
    10650080
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.05万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research project consists of two parts : [1] Study of thermal stress intensity factors in the functionally graded material plates (FGPs) with cracks under thermal load, [2] A study of crack propagation paths in FGPs under thermal load by Finite Element Methods (FEM).PART [1] : Study of constitutional equations of the functionally graded materials (FGMs) under thermal loading.(1) We proposed a laminated composite model to study FGMs with arbitrary compositional profile subjected to thermal loading.(2) Multiple crack problems could be treated by the proposed a laminated composite model.(3) When FGPs with collinear crack are subjected thermal loading, stress intensity factor at an inner edge of collinear crack is larger than one at outer edge and increases with decreasing the distance of each crack.PART [2] : A study of crack propagation paths in FGPs under thermal load by Finite Element Methods (FEM).(1) We could develop a program with automatically production of mesh of FEM.(2) For the single crack growth simulation, the straight or curved cracks are obtained for several conditions of the thermal shock and the compositional profiles. Some cracks curve sharply and grow in the direction parallel to the surface. Such cracks cause delamination of the surface. The other cracks are arrested in the middle of the plate.(3) As two crack growths is one of the basic forms of the multiple thermal cracking, the interaction between the two cracks are discussed. The cracks grow in curve and away from each other, when the cracks exist in short distance. For spalling cracks that come close to each other from a long distance, the cracks curve in the direction normal to the surface as the crack tips come closer. Then the cracks are arrested in the middle of the plate.
该研究项目由两个部分组成:[1]在热负荷下进行裂纹的热应力强度因子(FGPS)研究,[2] [2]研究FGPS在有限元方法中FGPS中FGPS的裂纹传播路径的研究(part [1] [1]:part [1] [1]:在功能逐渐渐变的材料(FGMS的构造材料)的研究(FGMS的构成材料)(FGMS的构成量)(FGMS的构图)(FGMS)层(fgms)层(fgms)层(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)(1)。 (2)提议的层压复合模型可以治疗具有任意组成曲线的FGM。(2)多个裂纹问题可以治疗。(3)当具有共线裂纹的FGP受到热载的压力,在分线裂纹的内部边缘处的压力强度会在外边缘的内部裂缝中大于一个裂缝的距离下降,并增加裂缝的距离。有限元方法(FEM)。(1)我们可以开发一个程序,并自动生产fem的网格(2),对于单个裂纹生长模拟,在热休克和组成曲线的几种条件下获得了直裂裂纹。有些裂纹曲线急剧曲线,并沿平行于表面的方向生长。这样的裂纹会导致表面分层。 (3)由于两个裂纹的生长是多重热裂纹的基本形式之一(3)讨论了两个裂纹之间的相互作用。当裂缝在短距离内存在时,裂缝在弯曲中彼此远离。对于从长距离彼此接近的裂纹裂纹,随着裂纹尖端越来越近,裂纹曲线沿正常的方向弯曲。然后将裂缝逮捕在盘子中间。

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Fujimoto, N.Noda: "Two Crack Growths in Functionally Graded Plates under Thermal Shock"Journal of Thermal Stresses. Vol.24(in press). (2001)
T.Fujimoto、N.Noda:“热冲击下功能梯度板的两个裂纹增长”热应力杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Fujimoto,N.Noda: "Crack Propagation in a Functionally Graded Glate under Thermal Shock"Archive of Applied Mechanics. 70(6). 377-386 (2000)
T.Fujimoto,N.Noda:“热冲击下功能梯度玻璃中的裂纹扩展”应用力学档案。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
N.Noda: "Thermal Stresses in Functionally Graded Materials"Journal of Thermal Stresses. Vol.22. 477-512 (1999)
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Fujimoto and N.Noda: "Thermal Stresses in Functionally Gradient Materials"The Third International Congress on Thermal Stresses. 519-522 (1999)
T.Fujimoto 和 N.Noda:“功能梯度材料中的热应力”第三届国际热应力大会。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Fujimoto, N.Noda: "Influence of Compositional Profile on the Crack Path in Functionally Graded Materials under Thermal Shock"The American Ceramic Society. (in press). (2001)
T.Fujimoto、N.Noda:“热冲击下功能梯度材料的成分分布对裂纹路径的影响”美国陶瓷学会。
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  • 发表时间:
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