陶瓷材料因其在高温下具有稳定的化学和力学性能，被广泛应用在航空航天的高温构件中。但是，由于陶瓷材料固有的脆性，当环境温度急剧升高或降低（热震）时容易在结构内部或表面产生裂纹，降低结构的性能，还可能导致结构直接失效而造成巨大的损失，严重制约了陶瓷材料在高温领域的应用。

另外，陶瓷材料在制备和加工过程中或多或少地会产生一些缺陷（微气孔、微裂纹等），热震过程中缺陷处因应力集中而容易产生裂纹扩展，进而影响材料的抗热震性能和使用寿命。因此，研究缺陷对陶瓷材料热震裂纹萌生和扩展的影响对提高其抗热震性能具有重要的科学意义。本文通过实验和数值模拟研究了预制裂纹氧化铝陶瓷在火焰热冲击下的裂纹扩展过程，分析了预制裂纹的角度和位置对裂纹形貌和裂纹扩展速度的影响。

实验上，实现了火焰热冲击下含不同角度和位置预制裂纹氧化铝陶瓷裂纹扩展过程的实时观测。实验结果表明，不同角度和位置预制裂纹的两个尖端都出现了翼形裂纹，裂纹快速扩展并最终贯穿试样，试样的完全破坏是一个高速过程；预制裂纹尖端的裂纹扩展速度开始很快，然后逐渐减慢。另外，随着预制裂纹角度的增加，近火焰裂纹尖端和远火焰裂纹尖端的最大扩展速度都呈现出增加的趋势；近火焰裂纹尖端的最大扩展速度随着预制裂纹到加热表面的距离增加而增加，而远火焰裂纹尖端则观察到相反的趋势。大部分实验结果表明，近火焰裂纹尖端在火焰热冲击下会率先扩展，然后远火焰裂纹尖端才开始扩展。

本文基于动态断裂力学建立了火焰热冲击过程的数值模型，以期重现热冲击下裂纹扩展的过程。通过部分实验和数值模拟相结合的方式，确定了100m/s~2600m/s范围内临界动态应力强度因子与裂纹扩展速度的关系。将该关系用于模拟其它实验的裂纹扩展过程，最终模拟的结果与实际观察的结果一致。数值模型可以如实地再现含预制裂纹氧化铝陶瓷在火焰热冲击下的裂纹演化过程。