重组竹Ⅰ型断裂：裂尖确定和断裂韧性研究

发布时间：2023-03-04 17:16

　　重组竹是将竹片疏解后热压胶合而成的竹基复合材料,绿色环保、均质高强、原材料丰富,因此极具工程应用前景。加工工艺决定了重组竹具有带裂纹工作的基本特性,纤维基体分离断裂中I型裂纹是最危险的形式。应变能释放率(G_IC)是表征材料断裂韧性的重要参数,准确测量记录裂纹扩展长度和荷载是计算G_I的前提。本文设计了重组竹双悬臂梁(DCB)试验,用高速摄像机同步采集试件表面裂纹扩展全过程的数字图片和荷载值,通过数字图像相关计算(DIC)进行全场应变分析确定每张图片中裂尖位置,得到裂纹扩展实时长度。本文研究了初始裂纹长度₀a、高度H和宽度B对断裂韧性的影响,得到以下结论:(1)重组竹I型断裂(DCB试件)沿初始裂纹方向直线扩展,次生裂纹不会导致可见的分层断裂,即只存在一个断裂面。重组竹I型断裂荷载-位移曲线分为两种类型,初始裂纹长度影响曲线类型。由于重组竹纤维桥连作用和次生裂纹的产生与扩展,荷载-位移曲线中荷载下降段较平缓,甚至出现荷载平台段和微幅的上升,从而导致应变能释放率的增大。(2)初始裂纹长度越长,临界荷载越小,张开口位移越大。临界...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 断裂力学理论
        1.2.2 木材/竹材Ⅰ型断裂研究
        1.2.3 裂纹长度测量方法研究现状
        1.2.4 数字图像相关法在土木工程中的应用
    1.3 研究内容
    1.4 技术路线
第二章 Ⅰ型断裂双悬臂梁试验
    2.1 概述
    2.2 双悬臂梁断裂试验
        2.2.1 试验设备
        2.2.2 试验材料
        2.2.3 试验设计
    2.3 试验结果分析
        2.3.1 破坏/试验现象
        2.3.2 破坏机理
        2.3.3 荷载-位移曲线
        2.3.4 临界荷载
    2.4 本章小结
第三章 裂纹尖端确定方法
    3.1 数字图像(散斑图)相关法
        3.1.1 散斑图的制作与评价
        3.1.2 数字图像相关计算原理
        3.1.3 亚像素重建
    3.2 数字图像(散斑图)相关法测定裂尖
        3.2.1 裂尖判定方法
        3.2.2 荷载-裂纹长度曲线
    3.3 本章小结
第四章 重组竹断裂韧性
    4.1 Ⅰ型断裂DCB应变能释放率
        4.1.1 Ⅰ型断裂能量分析
        4.1.2 Ⅰ型断裂应变能释放率
        4.1.3 不同计算方法结果对比
    4.2 重组竹临界应变能释放率
        4.2.1 临界应变能释放率
        4.2.2 初始裂纹长度对G_IC的影响
        4.2.3 试件高度对G_IC的影响
        4.2.4 试件宽度对G_IC的影响
        4.2.5 裂纹深度比、试件高宽比对G_IC的影响
    4.3 重组竹应力强度因子
    4.4 本章总结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献



本文编号：3754674