分析计算结果的重要性及方法

通过ANSYS 10.0建模分析，首先得出裂纹尖端附近节点位移，其次计算裂纹尖端的能量释放率。计算过程中，进行了网格划分密度对计算结果的影响分析，划分的网格密度有足够的精确度以保证计算结果的正确性。加载后的变形、应力云图如图8.3所示。

图8.3　加载后的变形、应力云图

图8.3　加载后的变形、应力云图（续）

（a）整体图；（b）裂纹尖端图

由图8.3可看出：在对称载荷的作用下，结构变形、应力分布表现出对称的特征，在裂纹的尖端附近出现了明显的应力集中现象；由于结构变形及应力分布特征的对称性，选取了裂纹尖端的一半做例。

依次改变涂层的厚度、残余应力、弹性模量的大小，分别建立不同残余应力、不同模量比E2／E1（涂层与基体的弹性模量比值）的ANSYS模型，记录每次计算的节点位移和应力，研究残余应力与弹性模量比对涂层／基体材料界面能量释放率及其相角的影响。

残余应力对能量释放率的影响如图8.4所示。

弹性模量比对能量释放率的影响如图8.5所示。

图8.4　残余应力对能量释放率的影响(www.xing528.com)

图8.5　弹性模量比对能量释放率的影响

残余应力、弹性模量比对相角的影响分别如图8.6、图8.7所示。

由图8.4可看出：残余应力对能量释放率的影响十分明显，随着残余拉应力的增大，能量释放率将增大，因此残余拉应力将可促使裂纹扩展；相反，如果是通过残余压应力减低能量释放率，将抑制裂纹的扩展。

图8.6　残余应力对相角的影响

图8.7　弹性模量比对相角的影响

由图8.5可看出：涂层与基体的弹性模量比对能量释放率也有影响，即能量释放率随着涂层与基体弹性模量比的增大而增大。

由图8.6可看出：在四点弯曲载荷作用下，能量释放率中的相角随着残余拉应力的增大而增大；但是残余应力对相角的影响不是十分显著。

由图8.7可看出：在四点弯曲载荷作用下，能量释放率中的相角随涂层与基体的弹性模量比的增大而减小，与残余应力对相角的影响程度相比，弹性模量比对相角的影响比较显著。