三點(diǎn)彎曲試樣動(dòng)態(tài)斷裂的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)作為研究慣性效應(yīng)不能忽略的斷裂力學(xué)問題,在工程結(jié)構(gòu)、設(shè)備有效性分析等方面得到了廣泛的應(yīng)用.由于考慮了慣性效應(yīng)等因素的影響,動(dòng)態(tài)斷裂問題相對準(zhǔn)靜態(tài)斷裂更為復(fù)雜,至今沒有形成完善的理論.三點(diǎn)彎曲試樣是簡單的含裂紋結(jié)構(gòu),也是測試材料動(dòng)態(tài)起裂韌性的常用試件,該文主要從數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究兩方面對三點(diǎn)彎曲試樣動(dòng)態(tài)斷裂問題進(jìn)行了分析研究.首先簡要介紹了動(dòng)態(tài)斷裂力學(xué)的基本理論,對常用的裂紋動(dòng)態(tài)起始問題判據(jù)、動(dòng)態(tài)斷裂問題數(shù)值分析的方法、動(dòng)態(tài)斷

2、裂實(shí)驗(yàn)的加載技術(shù)、裂紋起裂時(shí)間的判定等問題進(jìn)行了簡單闡述.分別利用有限元分析軟件ABAQUS、DYTRAN對三點(diǎn)彎曲試樣在沖擊載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了分析,計(jì)算出裂尖附近節(jié)點(diǎn)位移.采用位移法結(jié)合最小二乘法原理進(jìn)行直線擬合得到了裂尖動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子.結(jié)果表明動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子沿試樣厚度方向有所變化,試樣中部得到的K(t)值比其他位置計(jì)算結(jié)果稍大,但最大差異在5﹪以內(nèi).結(jié)合有限元計(jì)算,比較分析了近似公式計(jì)算沖擊載荷下三點(diǎn)彎曲試樣的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)

3、度因子,結(jié)果表明對于規(guī)則函數(shù)形式(線性和正弦)的沖擊載荷,不同方法得到的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子曲線吻合得比較好.但是在實(shí)測沖擊載荷下,不同分析方法得到的結(jié)果有較大差異.對沖擊載荷下三點(diǎn)彎曲試樣進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)分和粗分建模分析,結(jié)合有限元位移法和最小二乘法直線擬合原理,選取不同位置節(jié)點(diǎn)組計(jì)算了三點(diǎn)彎曲試樣的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子.結(jié)果表明選取不同位置節(jié)點(diǎn)組計(jì)算得到的K(t)有所差異,裂尖附近節(jié)點(diǎn)位移與到裂尖距離r之間并不存在很好的線性關(guān)系,越靠近裂尖的節(jié)