中文摘要：

具有微裂纹的材料或结构在热震环境下服役是安全的。本项目将为设计具有高热震性能的层状陶瓷材料提供理论基础为目标，充分利用材料微结构、材料微结构与热震裂纹之间以及裂纹之间的相互作用延缓热震裂纹的演化和发展为指导思想，采用结构层中引入裂纹扩展控制层的材料微结构设计方法，以及试验研究、数值模拟和理论分析相结合的研究方法，在弄清层状陶瓷材料热震破坏过程，特别是包括材料受热面几何形貌和微结构，结构层和裂纹扩展

结论摘要：

本项目以纳米层状陶瓷材料的热震性能优化设计为目标。 以建立微孔洞材料的热学和力学性能与其随机微结构的关系，弄清界面不平整性、微小尺度下的非傅立叶热传导率等因素对材料热震性能影响机制为突破口，从理论上研究提高纳米层状陶瓷材料热震性能的途径。建立了可以考虑孔洞大小随机性和孔洞分布双重随机性的微孔洞材料热学和力学性能虚拟试验分析平台，可以很方便地研究孔洞大小和分布随机性对材料热学和力学性能的影响，结果发现孔洞的随机分布比孔洞大小的随机性对材料性能的更加明显。基于非傅立叶热传导的双曲型纯声子散射模型，建立了纳米层状材料热传导和热应力分析模型，结合MSC软件，编制了数值求解的程序，详细分析了纳米层状陶瓷材料在热震条件下，温度场和热应立场的演化和发展，并在此基础上对于单边裂纹的能量释放率进行了研究。在微小尺度下，和层状材料的单层厚度相比，单层之间地界面不再是理想的平面，而必须考虑其不平整性，我们采用分形几何的概念描述界面的不平整性，进而采用能量的方法和传统强度理论相结合，给出了界面的不平整性表征参数对层合结构强度的定量影响结果。