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型裂紋應力強度因子( SIFs)和應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。結果表明，聚合物梯度材料應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；材料的非均勻黏彈性性質產(chǎn)生應力重新分布，導致裂紋尖端應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，應力強度兇子隨時間增加，反之，隨時間減小。而且，材料的應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，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)合采用應力強度因子與應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，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計、制備及應用具有指導意義。然而，關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變能釋放率和應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