梯度过渡层对异质树脂材料并联结构拉伸强度和延性的影响

杨权权，曹 鹤，李 芸，唐友成，朱 帅

(淮阴工学院，江苏省先进制造技术重点实验室，淮安 223003)

0 引 言

功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)由于具有界面强度高、断裂韧性好、不易产生应力集中等优异力学特性，已在航空航天、机械工程、生物医学等领域得到越来越广泛的应用[1]。FGM的主要特征是材料宏观性能在空间位置上连续变化，这一优点是在制备过程中通过逐渐改变材料组成而获得的。这种连续变化可以消除不同组成材料之间的界面突变，进而避免由界面应力集中引起的断裂。将FGM用作界面过渡层连接2种不相容的异质材料，可以大大提高异质材料间的结合强度，进而延长材料结构的服役寿命[2-3]。目前，FGM在2种异质材料间的界面力学行为已受到国内外学者的关注。CHU等[4]分析了功能梯度梁在拉伸和弯曲载荷作用下的力学行为，讨论了梯度弹性层连接2种不同材料时的界面位移。RIZOV[5-6]理论研究了功能梯度多层梁结构的界面断裂问题，分析了裂纹位置、材料梯度和材料非线性行为对层间开裂的影响。HER等[7]计算了多层复合材料梁结构在拉伸和剪切载荷共同作用下界面裂纹的应变能释放率，分析了复合材料梁层厚对界面断裂韧性的影响。HSUEH等[8]研究了任意多层弹性梁在四点弯曲条件下的界面断裂问题，讨论了各界面厚度比和弹性模量比对界面断裂的影响。PEI等[9]利用激光熔覆技术制备了AlSi40功能梯度材料并通过试验研究了梯度材料的界面结合性能，揭示了AlSi40功能梯度材料和基体的不同失效模式。……