基于应力强度因子评估WC P 形状对WC P /Fe复合材料热疲劳裂纹扩展行为的影响

应力强度因子在断裂力学中广泛应用于预测由远程载荷或残余应力引起的裂缝尖端附近应力状态。本文基于平面应力条件下应力强度因子建立WCP形状与其尖端应力之间的规律，利用有限元分析软件对含不同形状WCP的WCP/Fe复合材料的热应力进行模拟仿真，研究WCP形状对WCP/Fe复合材料热疲劳裂纹扩展行为的影响。研究结果表明，WCP的形状显著影响应力强度因子，进一步影响WCP/Fe复合材料的热疲劳裂纹扩展行为。含球状和不规则状WCP的WCP/Fe复合材料的极限抗压强度分别约为460 MPa和370 MPa。含不规则状WCP的WCP/Fe复合材料因应力集中而容易产生脆性开裂现象。通过热震实验进行验证，发现实验结果与模拟仿真结果相近，说明有限元法的准确性，同时为WCP/Fe复合材料的热疲劳裂纹扩展行为研究提供科学依据和理论基础。