鋼構件雙側(cè)裂紋斷裂試驗及裂紋擴展仿真分析.pdf

1、工程材料的損傷和裂紋擴展是密切相關的,造成裂紋擴展的原因復雜多樣,但是主要歸結于裂紋尖端非常小的區(qū)域內(nèi)的應力、應變場的變化以及微觀結構的損傷。在某些先進材料和結構中,常常會存在由于材料的不連續(xù)性或幾何形狀突變引起的奇點,如缺口、界面及界面端等,破壞均由此處開始。由于奇點附近的應力非常大,會導致裂紋的萌生或者擴展,從而大大降低材料或構件的承載能力。因此,對裂縫和其擴展行為的研究將在一定程度上對產(chǎn)品的整個生命周期的改善有積極的作用。

2、　　本文對鋼構件雙側(cè)裂紋在拉伸載荷作用下的裂紋擴展進行試驗研究,同時采用有限元軟件對試件的裂紋擴展進行仿真分析。將試驗結果與有限元軟件模擬結果進行對比分析,從而預測雙側(cè)裂紋構件在拉荷載作用下的裂紋擴展規(guī)律和路徑。
　　本文首先從線彈性斷裂力學和彈塑性斷裂力學兩個角度介紹了斷裂力學的基本理論以及斷裂準則,分析了斷裂力學的基本模型,簡要介紹了復合型裂紋的斷裂,歸納得出鋼構件雙側(cè)裂紋試驗的三種模型,設計出合理的試樣尺寸以及試驗夾具;應用

3、島津試驗機測得試驗材料的性能參數(shù);處理雙側(cè)裂紋試驗所得的數(shù)據(jù),得出裂紋起裂時的最大拉力并繪制出裂紋擴展過程中的力——時間曲線;最后運用Abaqus有限元軟件的XFEM擴展有限元模塊對斷裂試驗作數(shù)值模擬,得到不同裂紋間距下裂紋起裂時的最大拉力,將數(shù)值模擬的結果與試驗結果對比。
　　基于試驗,所選試樣尺寸形式及試驗夾具的設計能很好的反映?型裂紋的擴展情況。對比試驗結果,對于雙側(cè)裂紋,其擴展路徑隨著間距的增大有所不同,但是裂紋起裂時的最