接触载荷下多层结构中央裂纹K_Ⅰ的数值研究

采用有限元方法研究了脆性涂层/粘结层/基体系统在接触载荷下所产生的浅层下表面横向中央裂纹系统的应力强度因子.这一裂纹系统起源于脆性涂层的下表面,在一定条件下横向扩展至顶部接触表面,导致结构的最终失效.首先设计了有限单元网格,并以Newman-Raju经验方程解为参考基准,验证了裂纹前缘网格设计的有效性;接着阐述了一些技术细节,并将所设计的裂纹前缘网格应用于一个典型的三明治结构模型,通过改变模型的几何与物性参数,进行了数值研究.研究发现,数值模拟的结果与实验观察到的现象是相符合的.