螺型位错偶极子与界面钝裂纹的干涉效应

研究了螺型位错偶极子与界面钝裂纹的干涉效应。应用保角变换技术,得到了复势函数与应力场的封闭解析解,讨论了位错偶极子方位、臂长及裂纹钝化程度对位错偶极子屏蔽效应和发射条件的影响。结果表明,与单个螺型位错不同,螺型位错偶极子与x轴夹角在一定范围内时才可以降低界面钝裂纹尖端的应力强度因子(屏蔽效应),屏蔽效应随偶极子臂长的增大而增强,随裂纹钝化程度的增大而增强,屏蔽区域也随裂纹钝化程度的增大而增大;位错偶极子发射所需的临界无穷远加载随偶极子臂长的增加而减小,随位错方位角及裂纹钝化程度的增加而增大;最可能的位错偶极子发射角度为0。螺型位错偶极子的发射比单个螺型位错的发射要困难。本文解答的特殊情况与相关文献给出的解答一致。

一维六方准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹的干涉效应

关于一维六方准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹干涉效应的问题,提出了一种可获得精确解的新方法.首先,将Gurtin-Murdoch表/界面理论推广运用到准晶材料中的纳米裂纹问题,建立了裂纹表面上含声子场、相位子场的应力边界模型;然后,利用复变函数中的共形映射方法,将直线裂纹问题化为单位圆孔问题;再借助于柯西积分方法获得了问题的封闭解,将该解退化到无表面效应时与经典解一致;最后,数值结果表明:当裂纹的尺寸减小到纳米量级时,表面效应将对声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩产生显著的影响,从而改变其力学性能,即裂纹尺寸越小,表面效应越强,声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩的数值变化越大;螺型位错偶极子偶臂的方向对像力的极值和自身平衡亦有较大影响.

基体中螺位错偶极子与含共焦钝裂纹椭圆夹杂的干涉效应

将复变函数的分区全纯理论、柯西型积分、应力函数奇性主部分析方法与Riemann边值问题相结合,研究了基体中的螺型位错偶极子与含共焦椭圆钝裂纹的椭圆夹杂的弹性干涉问题,求得了基体和夹杂区域复势函数的级数形式精确解.并由此推导出了基体和夹杂区域的应力场、椭圆钝裂纹右端点的应力强度因子以及作用在螺型位错偶极子中心的位错像力和像力偶矩的公式,同时分析了螺位错偶极子倾角、夹杂和椭圆钝裂纹的尺寸以及材料常数对它们的影响规律.结果表明:位错力和应力强度因子随螺位错偶极子倾角作周期变化,且受相对剪切模量的影响很大.

增强相/夹杂内螺位错偶极子与含共焦钝裂纹椭圆夹杂的干涉效应

运用弹性力学的复势方法,研究了纵向剪切下增强相/夹杂内螺型位错偶极子与含共焦钝裂纹椭圆夹杂的干涉效应,得到了该问题复势函数的封闭形式解答,由此推导出了夹杂区域的应力场、作用在螺型位错偶极子中心的像力和像力偶矩以及裂纹尖端应力强度因子的级数形式解.并分析了位错偶极子倾角φ、钝裂纹尺寸和材料常数对位错像力、像力偶矩以及应力强度因子的影响.数值计算结果表明:位错像力、像力偶矩以及应力强度因子均随位错偶极子倾角做周期变化;夹杂内部的椭圆钝裂纹明显增强了硬基体对位错的排斥,减弱了软基体对位错的吸引,且对于硬夹杂,位错出现了一个不稳定平衡位置,该平衡位置随钝裂纹曲率的增大不断向界面靠近;变化φ值将出现改变位错偶极子对应力强度因子作用方向的临界值.