预制裂隙岩石渐进破坏特性的光弹性试验研究

为了全面深入地研究裂隙岩石的渐进破坏过程,利用PS-A光弹贴片,开展裂隙岩石光弹性单轴压缩试验。根据光学-应力定律求得裂隙岩石试样表面的全场主应变差和主应力差,分析裂隙倾角对岩石强度特性的影响;基于能量耗散原理,从应变能的角度揭示不同倾角裂隙岩体非线性渐进破坏过程的能量变化。试验结果表明：加载初期,裂隙岩石试样的主应变差及主应力差最大值分布在预制裂纹中心,屈服强度之后,裂隙两端主应变差及主应力差逐渐变为最大,预制裂隙开始扩展;裂隙岩石试样的裂隙倾角越大,其屈服强度、峰值强度及能量密度越小,但裂隙倾角由45°增加至60°时,各能量密度的减小幅度较小。     

宏微观渐进展开损伤本构模型及其在碳纤维增强复合材料中的应用

基体开裂、纤维拔出、界面剥离等是碳纤维增强复合材料常出现的局部各向异性损伤现象,这些损伤逐渐扩展,削弱了材料的强度和刚度,影响材料的承载能力.对此利用宏微观摄动理论对位移进行双范围渐进展开,在微观位移中引入损伤应变,通过计算损伤应变集中因子,得到了含损伤的均质化损伤弹性常数(宏观有效刚度矩阵),用平均法和混合法检验了无...     

非常规态型近场动力学热黏塑性模型及其应用

在非常规态型近场动力学(non-ordinary state-based peridynamics, NOSB-PD) 理论框架下构建了考虑应变率效应、塑性硬化、热软化效应和材料断裂特征的非局部三维热黏塑性固体本构模型以及相应的非局部空间积分型数值算法, 并应用于金属类材料和构件在冲击载荷作用等工况下的高应变率热黏塑性变形与破坏分析. 通过对经典含初始裂纹Kalthoff-Winkler板冲击试验进行三维近场动力学模拟, 可得到裂纹的起裂角度、扩展路径、扩展速度以及裂纹扩展过程中靶板等效应力和温度分布, 所得结果与已有试验结果和其他数值方法结果吻合较好. 在此基础上, 应用该模型分析了不同冲击速度作用下金属靶板的变形与裂纹扩展过程, 结果表明: 该模型能较好地模拟不同冲击速度(应变率)情况下靶板的变形与破坏全过程. 随着冲击速度变化, 初始裂纹的起裂时间、扩展方向和扩展速度呈一定规律变化. 冲击速度越低, 起裂时间越晚(直至冲击速度低于某值时初始裂纹不扩展), 裂纹扩展速度峰值越低, 冲击过程中靶板温度峰值越低, 完全扩展所需时间越长.