脆性材料单向压缩破坏的原因

脆性材料单向压缩时破坏的原因,国内外多数《材料力学》书未谈及,少数谈到的则解释为是由于最大剪应力所致。本刊1985年第2期刊登的"铸铁单向压缩破坏的最大剪应力理论之否定"一文中指出:"最大剪应力理论适用于塑性材料,而铸铁在通常情况下(常温...     

对脆性材料单向压缩试件发生鼓形变形后“侧张”破坏过程的分析

对脆性材料试件单向压缩时的破坏现象和力学实质这一常见的材料力学问题,许多作者曾作过有益的研究,但至今一些问题仍难于得到令人满意的解释.当材料试验机砧块侧向约束不足时,试件首先发生侧向倾斜永久变形[图1(a)],然后断裂.而试验机砧块具有良好侧移约束时,试件将首先发生鼓形永久变形[图1(b)],然后断裂.对图1(a)的情况,我们已     

对脆性材料单向压缩试件发生鼓形变形后“侧张”破坏过程的分析

对脆性材料试件单向压缩时的破坏现象和力学实质这一常见的材料力学问题,许多作者曾作过有益的研究,但至今一些问题仍难于得到令人满意的解释.当材料试验机砧块侧向约束不足时,试件首先发生侧向倾斜永久变形[图1(a)],然后断裂.而试验机砧块具有良好侧移约束时,试件将首先发生鼓形永久变形[图1(b)],然后断裂.对图1(a)的情况,我们已     

脆性材料的均强度破坏准则

在大量工程陶瓷和玻璃力学性能研究的基础上,针对脆性材料的强度特点,提出一个新的强度准则——均强度准则.指出了脆性材料存在一个固有特征——破坏发生区,并导出了相应的解析表达式.应用该理论解释了弯曲强度的尺寸效应,给出了不同尺寸试件弯曲强度的关系式.并通过一系列实验以及格里菲斯的经典实验验证了均强度准则的正确性和可行性.为工程陶瓷等脆性材料的力学性能评价提供了一个有效的破坏准则.     

脆性材料破坏模拟的网格生成算法

脆性材料的破坏过程具有随机性,当前的网格生成算法没有充分考虑脆性材料破坏时裂纹扩展和碎块生成的随机性。在Persson网格生成算法与Delaunay随机网格剖分理论基础上,提出了一种可根据模拟需要动态控制网格品质的网格生成算法。通过对随机分布点的Delauna三角化,生成初始网格,然后将网格体系比拟为桁架结构,网格节点即为桁架节点。桁架节点在虚拟力作用下可动态调整位置,并最终达到整个体系受力平衡。对Persson 算法中的尺寸分布函数和收敛条件进行了修正,从而提高了收敛速度,并适用于任意形状对象的网格剖分。 基于VC++平台开发了算法程序。通过实例对算法进行了验证,表明算法能够满足脆性材料破碎模拟的需要。     

脆性材料动态破坏过程的数值模拟

根据连续介质力学基本原理和离散元法基本思想，针对脆性材料动态破坏过程问题，推导出基于圆盘单元的正交各向异性离散元二维计算模型，并利用此模型计算了各向异性薄板在冲击载荷下的应力波传播问题。通过将计算结果与LS－DYNA程序相比较，表明了本文提出的离散元模型的精确性。另外，对钢弹侵彻下滑凝土圆板破坏过程这个典型的发生连续介质向非连续介质转化的动力学问题进行了数值模拟和动画显示，并同侵彻实验中出现的几种破坏形式进行了分析和对比，从而证明了本计算方法是计算和模拟脆性材料出现从连续介质向非连续介质转变的动态破坏问题的有力工具。     

铸铁单向压缩破坏的最大剪应力理论之否定

铸铁压缩是材料力学的常规实验,破裂断面与加压轴线构成45°交角。就是这个习以为常的问题,多年来困扰着我,百思不解,最近才悟出一点新意,并通过薄壁铸铁管压缩实验,得到验证。一、从强度理论本身看最大剪应力理论之误几乎所有的材料力学书,目前还是认为铸铁压缩破裂是剪应力过大所致,即最大剪应力强度理论。广 ...     

脆性材料破坏与莫尔理论存在的问题

材料受力时应力状态不同，则断裂过程物理机理会发生改变，脆性材料受拉时发生的拉断与受压时发生的剪断，是两种不同物理机理的断裂形式，而莫尔强度理论用一个断裂条件解决这两种断裂形式的强度问题，是否合理需要讨论，结合灰铸铁HT200材料在不同受力条件下的断裂破坏试验，对此问题进行了研究，结果表明，莫尔理论对复杂应力状态下材料断裂不能合理、准确地进行强度计算。     

脆性材料破坏过程分析的数值试验方法

文中运用作者新近开发的材料破坏过程分析MFPA2D系统,以岩石、混凝土等非均匀脆性材料的破坏过程分析为例,说明了数值模拟方法给脆性材料破坏理论发展所带来的契机,并简述了MFPA2D在煤层移动、地下工程稳定性、地震孕育机制,以及复合材料破坏问题研究中的应用前景．     

也谈材料压缩时的破坏形式

对于脆性材料压缩试样断裂面的形式,文献[1]和[2]进行了一些讨论。这里补充两种材料的试验结果,以作进一步的探讨。其一,文献[3]介绍了碳素工具钢y10A(此牌号相当于我国的T10A)的试验情况和结果。为了使试样处于单向压缩状态,该试验采用了两端带有浅凹锥的厚壁圆筒形的压缩试样。这种硬而脆的材料的伸长率和缩短率都小于1%。所测得的拉伸和压缩的强度限分别为σ_b=200kg/mm~2和σ_c=400kg/mm~2。若把这两个数字代人文献[1]所给的公式 ...     

关于脆性材料压缩试样断裂面形式的理论证明

本文用Mohr强度理论论证脆性材料压缩试样断裂面的形式,不但可以解释铸铁而且可以解释石料和水泥砖试样断裂面的形式,统一地给出了脆性材料压缩试样断裂面形式的理论证明.Mohr 强度理论指出,材料的危险状态(屈 ...     

铝蜂窝结构单向压缩、失稳和破坏机制研究

采用结构代表胞元模型数值模拟了在没相对密度范围的单型铝蜂窝结构在单向压缩过程中的变形、失稳和破坏现象。我们推广了转角刚度方法,并结合数值模拟结果分析了结构失稳和破坏的三种不同特征及相应 拗观力学机制,计算了结构代表胞元开始失稳分岔时的宏观应力σT,其值与有限元数值计算和实验得到的结构宏观极限应力σu一致吻合。     

准脆性材料损伤破坏的细宏观联结分析

准脆性材料在外力作用下不仅产生应力与变形,而且还会内部缺陷或微裂纹随着变化和出现宏观裂缝扩展.根据材料的微细观测,通过固体力学原理建立模型分析其微裂纹与宏观裂缝之间的关联.材料中宏观裂缝端部通常存在损伤区,且在该区内存在许多相对微小缺陷或微裂纹,从而使得材料局部变形增加而力量减弱.若把该损伤带视为裂缝一部分,那么在该虚拟裂缝两岸上将存在分布黏聚力;虚拟裂缝两岸的相对位移将是微裂纹区变形及扩展的综合体现.为此,对包含有细观裂纹的代表性体积单元进行力学计算,然后将其嵌入到宏观裂缝端部损伤带的变形计算中,以探寻固体失效的细观与宏观尺度力学分析的联结,并与实测数据相对比.     

三维非均匀脆性材料破坏过程的数值模拟

采用有限元方法模拟了三维均匀固体材料在宏观等效力学性质和破坏过程。首先采用格形（lattice）方法把试件离散成三维均匀网格,在每个单元格中将材料按照均匀处理,根据给定的统计规则来确定不同单元格中的材料常数以反映材料的非均匀性。然后对非均匀脆性材料选用简单的本构关系与断裂准则,采用自适应选取载荷步长对试件进行加载,通过非平衡迭代技术对刚度矩阵进行不断修正,实现了非均匀脆性材料的弹性行为及破坏过程的数值模拟。在此基础上,通过数值计算研究了材料的非均匀分布对宏观等效力学性质和破坏过程的影响,给出了破坏全过程的非线性载荷－位移曲线以及不同载荷阶段的三维损伤破坏的演化图。     

花岗岩单轴压缩侧向变形及脆性破坏机制实验研究

为研究花岗岩侧向变形及脆性破坏机制,对花岗岩试件进行单轴压缩实验。利用动态应变采集系统、数字散斑相关方法(DSCM)和显微观测手段,记录并分析花岗岩试件在单轴压缩过程中的宏观侧向应变、局部侧向应变以及破裂面形貌,并与水泥砂浆试件的破坏过程对比,讨论了花岗岩脆性破坏机制。实验与分析结果表明:(1)花岗岩试件在加载初期发生侧向收缩变形,产生并发展于压密阶段,消失于线弹性阶段初期,这主要由于试件内部裂纹闭合造成的;此后,宏观侧向应变持续增长,当侧向应变与轴向应变之比接近0.5时试件破坏;(2)在峰值载荷前很长一段时间内,局部侧向应变在一定范围内波动,临近试件破坏时局部侧向应变最大值和最小值均出现较大幅度的波动,二者差值迅速增大,试件不均匀程度增大,最终导致试件破坏;(3)在峰值载荷前有无塑性屈服阶段是峰值载荷后脆性破坏程度的重要影响因素,而宏观裂纹的贯通程度是峰值载荷后应力降大小的决定因素。     

复杂应力条件下脆性材料的受拉破坏准则

根据脆性材料微粒对之间距离超过特定距离而破坏的微观机理,结合宏细观试验结果指出的绝大多数的破坏颗粒对的方向与σ1的方向之间的夹角都大于0°这一事实,导出了新的脆性材料张破坏准则: σ1 ασ2 βσ3≤[σ],式中系数β与材料的优势角θ(破坏颗粒对的方向与σ1的方向之间的夹角的某种平均) 和泊松比μ有关．同时还指出了经典强度理论由于没有考虑优势角从而导致了它们与宏观实验结果不符．实验结果表明,在张破坏条件下此准则比经典的准则有更高的精度．     

冲击压缩下玻璃等脆性材料中的失效波研究进展

较系统地回顾了近年来有关失效波的研究工作，简单介绍了研究方法和实验手段，评述了研究现状和发展趋势，最后总结了尚存的问题和作者的一些看法。     

非均质脆性材料灾变性破坏的一种敏感前兆

非均质脆性材料的失效可能有两种模式:渐进式破坏与灾变性破坏. 灾变性破坏具有更大的危险性,灾变预测是一个有重要意义的难题. 基于统计细观损伤力学分析了两种破坏模式的差异,发现在每一加载步中系统卸载所释放的弹性能与损伤所耗散的能量之比值可为灾变破坏提供一种敏感的前兆. 研究发现在灾变性破坏和非灾变性的渐进式破坏两种失效模式中,虽然系统中卸载所贡献的弹性能增量与损伤消耗和释放的能量增量的比值都有趋向于1的趋势,但是两者的趋近方式不同:灾变性破坏时表征能量比随控制变量变化特征的响应函数R有一个上升段,在灾变破坏点$R$趋向于无穷大,而非灾变性破坏中$R$始终是减小的.