基于近场动力学的3D打印圆盘裂纹扩展模拟研究
发布时间：2021-08-31 17:39
近年来随着3D打印技术的发展,3D打印材料在工业制造、医疗器械和航空航天等领域得到了广泛应用。与传统的水射流、锯切成型等物理方法相比,3D打印技术制备的材料因其精确的几何形状和均质特性,因而常作为科研人员的试验材料。但在制备试样的过程中,由于工艺误差等原因往往会在试样中留下微小的初始裂纹,这些微裂纹在试样长期持荷、温度作用等外界因素的影响下会日益累积扩展,最终导致试样因裂纹贯通、失去承载力而发生失效断裂。这样不但会使材料过早破坏造成浪费,对于脆性材料时常还会发生结构或构件在工作状态下突然断裂破坏的重大事故,甚至造成严重的财产损失和人员伤亡。在材料断裂破坏过程中,裂纹的扩展路径及聚结类型对材料破坏形态起着决定性作用。因此,理解并预测3D打印材料中裂纹萌生、扩展及聚结的力学机理对于工程结构的安全性评价、提高材料强度和减少断裂事故具有重要意义。本文基于近场动力学（Peridynamics,PD）方法模拟研究了3D打印圆盘在准静态压缩荷载作用下的力学行为,考察了预置裂纹倾角、数目及位置对圆盘裂纹扩展路径和裂纹类型的影响,揭示了3D打印圆盘的裂纹扩展规律和裂纹聚结机理。本文的研究结果对3D打印材...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 断裂问题研究进展
1.3 裂纹扩展研究进展
1.4 近场动力学方法研究现状
1.5 本文研究思路与主要内容
2 近场动力学方法基本理论
2.1 键型近场动力学
2.1.1 运动方程
2.1.2 本构关系
2.2 态型近场动力学
2.2.1 运动方程
2.2.2 本构关系
2.3 断裂准则与损伤定义
2.3.1 断裂准则
2.3.2 损伤定义
2.4 表面校正与体积校正
2.4.1 表面校正
2.4.2 体积校正
2.5 时程积分
2.6 程序流程
2.7 应力应变
2.7.1 应力计算
2.7.2 应变计算
2.8 本章小结
3 圆盘预置裂纹无填充的裂纹路径扩展研究
3.1 预置单裂纹
3.1.1 中心裂纹
3.1.2 偏置裂纹
3.2 预置双裂纹
3.2.1 共线裂纹
3.2.2 不共线裂纹
3.2.3 部分重叠双裂纹
3.2.4 其他双裂纹
3.3 预置三裂纹
3.3.1 中心裂纹
3.3.2 加载边界影响
3.3.3 加载速率影响
3.3.4 裂纹长度影响
3.3.5 其他三裂纹
3.4 本章小结
4 圆盘预置裂纹填充后的裂纹路径扩展研究
4.1 预置单裂纹已填充
4.1.1 单裂纹填充
4.2 预置双裂纹已填充
4.2.1 双裂纹填充
4.3 预置三裂纹已填充
4.3.1 三裂纹填充
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]含充填节理岩体相似材料试件单轴压缩试验及断裂损伤研究[J]. 张波,李术才,张敦福,李明田,邵冬亮. 岩土力学. 2012(06)
[2]Damage and progressive failure of concrete structures using non-local peridynamic modeling[J]. HUANG Dan1,2, ZHANG Qing1,2 & QIAO PiZhong1,3 1 State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2 Department of Engineering Mechanics, Hohai University, Nanjing 210098, China; 3 Department of Civil and Environmental Engineering, Washington State University, Pullman, WA 99164-2910, USA. Science China（Technological Sciences）. 2011(03)
[3]功能梯度板条断裂分析[J]. 程站起,仲政. 力学季刊. 2005(04)
本文编号：3375326
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 断裂问题研究进展
1.3 裂纹扩展研究进展
1.4 近场动力学方法研究现状
1.5 本文研究思路与主要内容
2 近场动力学方法基本理论
2.1 键型近场动力学
2.1.1 运动方程
2.1.2 本构关系
2.2 态型近场动力学
2.2.1 运动方程
2.2.2 本构关系
2.3 断裂准则与损伤定义
2.3.1 断裂准则
2.3.2 损伤定义
2.4 表面校正与体积校正
2.4.1 表面校正
2.4.2 体积校正
2.5 时程积分
2.6 程序流程
2.7 应力应变
2.7.1 应力计算
2.7.2 应变计算
2.8 本章小结
3 圆盘预置裂纹无填充的裂纹路径扩展研究
3.1 预置单裂纹
3.1.1 中心裂纹
3.1.2 偏置裂纹
3.2 预置双裂纹
3.2.1 共线裂纹
3.2.2 不共线裂纹
3.2.3 部分重叠双裂纹
3.2.4 其他双裂纹
3.3 预置三裂纹
3.3.1 中心裂纹
3.3.2 加载边界影响
3.3.3 加载速率影响
3.3.4 裂纹长度影响
3.3.5 其他三裂纹
3.4 本章小结
4 圆盘预置裂纹填充后的裂纹路径扩展研究
4.1 预置单裂纹已填充
4.1.1 单裂纹填充
4.2 预置双裂纹已填充
4.2.1 双裂纹填充
4.3 预置三裂纹已填充
4.3.1 三裂纹填充
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]含充填节理岩体相似材料试件单轴压缩试验及断裂损伤研究[J]. 张波,李术才,张敦福,李明田,邵冬亮. 岩土力学. 2012(06)
[2]Damage and progressive failure of concrete structures using non-local peridynamic modeling[J]. HUANG Dan1,2, ZHANG Qing1,2 & QIAO PiZhong1,3 1 State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University, Nanjing 210098, China; 2 Department of Engineering Mechanics, Hohai University, Nanjing 210098, China; 3 Department of Civil and Environmental Engineering, Washington State University, Pullman, WA 99164-2910, USA. Science China（Technological Sciences）. 2011(03)
[3]功能梯度板条断裂分析[J]. 程站起,仲政. 力学季刊. 2005(04)
本文编号：3375326
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3375326.html
