基于XFEM模拟的核级石墨断裂行为研究

为研究核级石墨的断裂性能,对单边切口的石墨梁进行三点弯曲试验,并采用扩展有限元(XFEM)对其断裂行为进行数值模拟。通过将数值模拟结果与试验得到的荷载-位移曲线进行对比,验证了数值模拟的可靠性。研究结果表明,加载过程中断裂过程区(FPZ)完全发展时,其长度l_(FPZ)最大,约为14.16mm,约为石墨梁韧带高度的68%;分析了缝高比a_0/D在起裂和失稳时石墨的断裂参数的变化,结果表明:随着a_0/D的增大,起裂荷载P_(ini)和峰值荷载P_c随着a_0/D的增加而减小,P_(ini)/P_c的比值保持稳定在0.8左右;双K断裂参数K_(Ic)~(ini)和K_(Ic)~(un)基本保持不变;FPZ的长度l_(FPZ)在完全发展之前呈线性增加,之后长度逐渐减小。