三點彎曲試樣動態(tài)斷裂的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、動態(tài)斷裂力學作為研究慣性效應(yīng)不能忽略的斷裂力學問題,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,動態(tài)斷裂問題相對準靜態(tài)斷裂更為復雜,至今沒有形成完善的理論.三點彎曲試樣是簡單的含裂紋結(jié)構(gòu),也是測試材料動態(tài)起裂韌性的常用試件,該文主要從數(shù)值計算和實驗研究兩方面對三點彎曲試樣動態(tài)斷裂問題進行了分析研究.首先簡要介紹了動態(tài)斷裂力學的基本理論,對常用的裂紋動態(tài)起始問題判據(jù)、動態(tài)斷裂問題數(shù)值分析的方法、動態(tài)斷

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

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,不同方法得到的動態(tài)應(yīng)力強度因子曲線吻合得比較好.但是在實測沖擊載荷下,不同分析方法得到的結(jié)果有較大差異.對沖擊載荷下三點彎曲試樣進行了網(wǎng)格細分和粗分建模分析,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)點組計算了三點彎曲試樣的動態(tài)應(yīng)力強度因子.結(jié)果表明選取不同位置節(jié)點組計算得到的K(t)有所差異,裂尖附近節(jié)點位移與到裂尖距離r之間并不存在很好的線性關(guān)系,越靠近裂尖的節(jié)