測(cè)量裂紋構(gòu)件斷裂參量的數(shù)字散斑相關(guān)方法.pdf

1、實(shí)驗(yàn)和工程實(shí)踐表明大部分零部件在其使用期限內(nèi)都存在裂紋，裂紋在環(huán)境和載荷作用下會(huì)擴(kuò)展，從而會(huì)降低結(jié)構(gòu)的安全性，使結(jié)構(gòu)完整性下降甚至功能完全喪失，或造成災(zāi)難性事故。而在工程實(shí)際中裂紋往往出現(xiàn)在邊界條件比較復(fù)雜的地方，利用有限元分析裂紋尖端斷裂參量就變得費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)候還會(huì)碰到問(wèn)題。因此，發(fā)展測(cè)量帶裂紋構(gòu)件斷裂參量的數(shù)字散斑相關(guān)方法，對(duì)建立監(jiān)測(cè)裂紋擴(kuò)展和對(duì)結(jié)構(gòu)安全分析的現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)評(píng)估系統(tǒng)具有十分重要的意義。
　　本文分別利用數(shù)字散斑相關(guān)

2、法(DSCM)和ABAQUS有限元數(shù)值分析軟件測(cè)量計(jì)算緊湊拉伸試件和三點(diǎn)彎曲試件Ⅰ型裂紋的斷裂參量，即斷裂驅(qū)動(dòng)力J積分和裂紋約束參數(shù)A2，并將DSCM實(shí)驗(yàn)的計(jì)算結(jié)果與有限元分析進(jìn)行比較，以驗(yàn)證用DSCM測(cè)量斷裂參量的適用性。
　　首先利用MTS實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)緊湊拉伸試件和三點(diǎn)彎曲試件做斷裂測(cè)試實(shí)驗(yàn)，利用DSCM圖像采集軟件(Vic-Snap)采集加載前后的散斑圖，并利用二維DSCM圖像分析軟件(Vic-2D)對(duì)圖像進(jìn)行分析計(jì)算，得到裂紋

3、尖端區(qū)域的位移，應(yīng)力和應(yīng)變場(chǎng)。然后編寫(xiě)MATLAB程序，由J積分定義公式在裂紋尖端區(qū)域圍道上進(jìn)行積分得到J積分值，并根據(jù)彈塑性裂紋尖端場(chǎng)的J-A2三項(xiàng)解通過(guò)在裂紋前沿位移匹配得到約束參數(shù)A2。最后建立上述實(shí)驗(yàn)用的限元模型，利用ABAQUS軟件分析試件的斷裂參量J積分，同樣通過(guò)位移匹配計(jì)算約束參數(shù)A2。
　　分析結(jié)果表明:用DSCM實(shí)測(cè)得到的斷裂參量（即J，A2）與有限元分析得到的結(jié)果吻合較好，DSCM在測(cè)量斷裂參量上適用。