脆性材料微裂紋損傷模型及其在沖擊動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用.pdf

1、陶瓷、玻璃、巖石和混凝土等脆性材料，具有壓縮強(qiáng)度高、密度低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國防建設(shè)之中。所以它們的動(dòng)態(tài)本構(gòu)和沖擊損傷破壞規(guī)律的研究，是現(xiàn)階段沖擊動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的重要科學(xué)問題之一。同時(shí)這一科學(xué)問題的研究對脆性材料的變形和破壞的非線性效應(yīng)、體積膨脹效應(yīng)和應(yīng)變率效應(yīng)的耦合表征提出了新的挑戰(zhàn)。
　　 本文首先從脆性材料的變形和破壞機(jī)理出發(fā)，首先對脆性材料的變形及破壞的特征和細(xì)觀機(jī)理作了系統(tǒng)詳細(xì)的討論，并對脆性材料的本構(gòu)模型研究作了較為系統(tǒng)

2、和全面的回顧和總結(jié)，對現(xiàn)有的各種彈塑性模型和動(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)模型進(jìn)行了比較和評述，并對當(dāng)前的研究熱點(diǎn)及-勢作了討論。
　　 在理論方面引用翼型裂紋模型，利用能量平衡原理含裂紋體的應(yīng)變表達(dá)，基于Ravichandran的工作，考慮裂紋成核和復(fù)合型裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子，由此定義損傷變量。對于不同應(yīng)力狀態(tài)下的損傷描述，分別作了詳細(xì)討論。然后從理論上研究了脆性材料單軸壓縮力學(xué)行為。說明了，從細(xì)觀考慮微裂紋的成核與擴(kuò)展來研究脆性材料的力學(xué)行為是合

3、理的，也說明翼型裂紋模型能真實(shí)反映材料內(nèi)部裂紋演化過程。同時(shí)還提出了一種含初始損傷脆性材料的研究方法。
　　 對于脆性材料在沖擊壓縮載荷下的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為，基于一維有限差分程序，以陶瓷類脆性材料為例，考慮到一維應(yīng)力下和一維應(yīng)變下脆性材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為有明顯差異，采用不同的本構(gòu)模型進(jìn)行對一維應(yīng)力波和一維應(yīng)變下高速?zèng)_擊下平板撞擊進(jìn)行數(shù)值模擬。對于一維應(yīng)力狀態(tài)下，采用微裂紋損傷的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型進(jìn)行模擬；對于一維應(yīng)變下，基于陶瓷類脆性材料經(jīng)驗(yàn)