《材料構型力學理論和實驗研究》是依託西安交通大學，由陳宜亨擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：材料構型力學理論和實驗研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：陳宜亨
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
在申請人和合作者已有的研究基礎上，從理論和實驗兩個方面探討材料構型力理論在微納米尺度和微米-毫米跨尺度關聯中所起到的重要作用。理論研究重點在幾個主要的構型力：M,L積分等在含納米尺度多缺陷和含大量微米缺陷的韌性材料損傷演化中扮演的角色；同時探索複雜的功能材料和納米複合材料中含納米空洞、夾雜、壓痕等缺陷的構型力描述的尺度效應等問題。實驗研究集中在交變載荷下含大量微米缺陷的韌性材料損傷演化的構型力數學表達和物理準則，即建立損傷演化驅動力和疲勞損傷演化驅動力新概念，確立材料損傷從微米尺度向毫米尺度演化的構型力描述新理論框架。從理論和實驗兩方面證明微缺陷損傷演化問題中構型力,以證明固體力學中構型力學和損傷力學之間的內在聯繫。研製一種可攜帶的線上測量損傷構型力的方法，申請發明專利。本項目具有一定的原創性，是申請人和合作者已有研究成果的繼續，最終目標是套用到工程實際結構部件的損傷評估。
結題摘要
固體材料構型改變包括損傷缺陷形態演變、遷移、相變、界面擴散、塑性變形、蠕變及位錯運動等。凡引起材料構型改變的驅動力均稱之謂構型力。本項目的研究重要目之一是探索如何套用構型力理論來描上述材料構型變化。此外，材料構型力學可用於工程材料和結構多缺陷損傷的表征和評估，本項目基於材料構型力學系統研究了材料與結構的多缺陷問題，為預測含缺陷群問題以及強非均質材料的破壞問題提供一種新的理論依據。 主要貢獻為： 1.完善了材料構型力學理論，建立微裂紋損傷的M積分描述方法，構建固體力學守恆定理和微裂紋損傷這兩個相互獨立的研究領域之間的內在聯繫；基於材料構型力和守恆積分提出一種描述材料複雜缺陷損傷和失效的新準則，該準則可用於非均勻介質各種形式的材料損傷與結構完整性評估； 2.首次給出構型力及守恆積分在壓電材料多裂紋問題和微裂紋禁止問題中的套用，發現了Jk向量兩個投影守恆定理在機電偶合情況下仍成立；構型力及守恆積分在壓電材料多裂紋問題和微裂紋禁止問題中的套用，為壓電材料斷裂和壓電材料界面裂紋提供一種新的研究思路，可以為智慧型結構材料的壽命預測提供理論支撐； 3.首次將構型力概念套用於納米損傷力學，認清表面能、表面殘餘應力和表面的Lame 常數變化對納米孔洞擴展、聚合的影響；基於材料微結構變化構架上的構型力理論，可成功描述納米級別的損傷演化、尺度效應。 4.認清材料中損傷缺陷的構型與尺寸演變過程的主要原因在於缺陷附近物質(包括原子、二相粒子、微空洞、位錯等)遷移重構。提出工程結構材料中缺陷附近物質遷移的主要驅動力是應力梯度。材料的損傷與癒合過程的實驗觀察表明，損傷缺陷附近的二相粒子的遷移扮演重要角色。 本項目研究在2010.1-2013.12年期間，在Int.J.Solids Struct.、Acta Mater.、J. Mech. Phys. Solids.、ASME J. Appl. Mech.等本領域權威刊物發表SCI論文57篇。
