鋼構(gòu)件雙側(cè)裂紋斷裂試驗及裂紋擴(kuò)展仿真分析.pdf

1、工程材料的損傷和裂紋擴(kuò)展是密切相關(guān)的,造成裂紋擴(kuò)展的原因復(fù)雜多樣,但是主要?dú)w結(jié)于裂紋尖端非常小的區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變場的變化以及微觀結(jié)構(gòu)的損傷。在某些先進(jìn)材料和結(jié)構(gòu)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(yīng)力非常大,會導(dǎo)致裂紋的萌生或者擴(kuò)展,從而大大降低材料或構(gòu)件的承載能力。因此,對裂縫和其擴(kuò)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(gòu)件雙側(cè)裂紋在拉伸載荷作用下的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行試驗研究,同時采用有限元軟件對試件的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行仿真分析。將試驗結(jié)果與有限元軟件模擬結(jié)果進(jìn)行對比分析,從而預(yù)測雙側(cè)裂紋構(gòu)件在拉荷載作用下的裂紋擴(kuò)展規(guī)律和路徑。
　　本文首先從線彈性斷裂力學(xué)和彈塑性斷裂力學(xué)兩個角度介紹了斷裂力學(xué)的基本理論以及斷裂準(zhǔn)則,分析了斷裂力學(xué)的基本模型,簡要介紹了復(fù)合型裂紋的斷裂,歸納得出鋼構(gòu)件雙側(cè)裂紋試驗的三種模型,設(shè)計出合理的試樣尺寸以及試驗夾具;應(yīng)用

3、島津試驗機(jī)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(kuò)展過程中的力——時間曲線;最后運(yùn)用Abaqus有限元軟件的XFEM擴(kuò)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(jié)果與試驗結(jié)果對比。
　　基于試驗,所選試樣尺寸形式及試驗夾具的設(shè)計能很好的反映?型裂紋的擴(kuò)展情況。對比試驗結(jié)果,對于雙側(cè)裂紋,其擴(kuò)展路徑隨著間距的增大有所不同,但是裂紋起裂時的最