針對組分材料體積分數(shù)任意分布的聚合物功能梯度材料，研究其在蠕變加載條件下I型裂紋應(yīng)力強度因子( SIFs)和應(yīng)變能釋放率的時間相依特征。由Mori- Tanaka方法預測等效松弛模量，在I_aplace變換域中采用梯度有限元法和虛擬裂紋閉合方法計算斷裂參數(shù)，由數(shù)值逆變換得到物理空間的對應(yīng)量。分析邊裂紋平行于梯度方向的聚合物功能梯度板條，分別考慮均勻拉伸和三點彎曲蠕變加載。結(jié)果表明，聚合物梯度材料應(yīng)變能釋放率隨時間增加，其增大的程度與黏彈性組分材料體積分數(shù)正相關(guān)；材料的非均勻黏彈性性質(zhì)產(chǎn)生應(yīng)力重新分布，導致裂紋尖端應(yīng)力場強度隨時間變化，當裂紋位于黏彈性材料含量較低的一邊時，應(yīng)力強度兇子隨時間增加，反之，隨時間減小。而且，材料的應(yīng)力強度因子與時間相依的變化范圍和體積分數(shù)分布以及加載方式有關(guān)，當體積分數(shù)接近線性分布時，變化最明顯，三點彎曲比均勻拉伸的變化大。SIFs隨時間的延長增加或減小、加劇或減輕裂紋尖端部位的“衰壞”，表明黏彈性功能梯度裂紋體的延遲失穩(wěn)需要聯(lián)合采用應(yīng)力強度因子與應(yīng)變能釋放率作為雙控制參數(shù)。

       高聚物功能梯度材料包括金屬／高聚物、陶瓷／高聚物和無機填料／高聚物等，其應(yīng)用前景廣泛，如用做人體組織器官修復的生物醫(yī)學材料、熱應(yīng)力緩和作用的耐磨機械零件和建材等。材料制備及加工產(chǎn)生缺陷或裂紋，以及高分子組分材料的黏彈性性質(zhì)，會使得高聚物功能梯度材料發(fā)生時間相依的失效。因此，研究此類材料的黏彈性斷裂行為對材料設(shè)計、制備及應(yīng)用具有指導意義。然而，關(guān)于高聚物功能梯度材料時間相依斷裂的研究T作仍很少。

       本文采用文獻[4]的有限元數(shù)值方法，在蠕變加載條件下，分析高聚物功能梯度材料裂紋體的應(yīng)變能釋放率和應(yīng)力強度因子的時間相依特征，有助于深入認識此類材料的延遲斷裂機制。文中首先簡述斷裂參數(shù)的計算方法，然后以裂紋平行于梯度方向的邊裂紋板條為對象展開分析。

   聚合物梯度材料黏彈性斷裂的雙控制參數(shù).pdf