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研究表面附近细微观缺陷演变规律对指导材料性能提高具有重要的科研价值和实际意义,本文以晶体材料表面附近细微观缺陷演变为研究对象,建立半平面表面附近位错、夹杂和裂纹相互干涉的模型,研究不同载荷作用下的相互作用规律。运用弹性复势方法,获得了位错干涉模型力的系列解析解,并利用相应数值曲线系统分析了纳米夹杂尺寸、位置、裂纹长度、涂层厚度、材料常数配比、位错位置以及界面效应等因素对缺陷诱发应力场、位错力(滑移力和攀移力)、位错屏蔽效应等影响规律。主要研究成果如下: 其一,获得了材料表面附近的螺型位错和纳米夹杂的弹性干涉位错力解析公式,由此揭示夹杂大小、位置和表面效应对位错力的定量影响。算例结果表明,由于界面效应存在,基体中位错的平衡点的数量增加;正(负)界面应力在位错上产生额外的排斥力(吸引力);随着夹杂半径变小,界面效应对位错运动的影响越显著。 其二,获得了薄膜涂层内刃型位错和基体内的刃型位错的弹性干涉位错力解析公式,由此揭示涂层厚度、位错的位置对位错力(攀移力和滑移力)和位错平衡位置的影响规律。研究发现,当基体内包含刃型位错时,在硬夹杂的作用下滑移力和攀移力总是负值。在位错远离界面,滑移力和攀移力随着弹性模量的增加而减少。在位错无限远离界面时,位错的攀移和滑移运动都难以发生,滑移力和攀移力也随着涂层厚度增加而下降。当涂层内包含刃型位错时,在硬夹杂的作用下滑移力和攀移力总是正值,而软夹杂使滑移力和攀移力总为正值。 其三,获得了材料半平面附近表面裂纹、集中力、点热源与刃型位错的弹性干涉位错力解析公式,由此揭示刃型位错位置、点热源强度、位置、集中力大小、位置对裂纹尖端应力强度因子的影响以及刃型位错位置对位错的攀移和滑移运动的影响。研究发现,随着位错远离裂纹,裂纹尖端应力强度因子随之下降,靠近时促使裂纹失稳开裂。随着相对集中力增加,屏蔽和反屏蔽效应减弱,但随着裂纹长度与裂纹尖端和位错之间的距离比的增加而增强。排除裂纹长度因素,提供合理的分布集中力和点热源位置来避免尖端处产生最大的反屏蔽效应。由于滑移力和攀移力量总是负值,刃型位错受到裂纹吸引。