梯度陶瓷复合材料断裂力学和接触力学的理论与应用研究

由宁夏大学完成

　　梯度陶瓷材料作为一种崭新的陶瓷材料由于其优良的性能而日益得到广泛的重视，断裂破坏和陶瓷涂层在接触载荷下疲劳脱落是材料在服役期间主要破坏形式，为了成功地将梯度陶瓷材料应用到各个工程结构领域，就必须对材料在各种外载条件下的强度和断裂机制进行准确的描述和预报。

　　项目开展了梯度陶瓷复合材料的力学性能与抗氧化性能等方面的研究，结合解析与数值方法，对该材料在多场条件下的微观组织、断裂行为和损伤演化过程进行了分析，得到了设计中需要的应力强度因子等力学参量，较系统地研究了层状材料独有的结构特征和断裂行为对韧性的贡献，揭示了其破坏机理。考虑无摩擦接触和滑动摩擦接触情形，研究了典型压头下梯度陶瓷复合材料热弹性接触问题和退让（双退让）接触问题，揭示了界面效应、尺度效应和层间应变失配效应对接触损伤、破坏的作用机理，对器件安全性和可靠性进行了分析和预测，结果表明以梯度陶瓷材料做界面层来有效抵制脱层损伤和热电弹性接触损伤，可以指导改进和优化设计层合陶瓷材料与结构。

　　项目出版专著2部，发表论文42篇，其中SCI、EI和CPCI收录 31篇，相关研究成果发表在Int J Fract、IJSS等国际权威杂志上。