静态渐近解在动态断裂问题中的适用性分析

发布时间：2024-05-11 07:16

　　应变片法等动态应力强度因子的测试方法多数基于应变场的静态渐近解,而渐近解在动态断裂问题中的应用存在局限性。本文对Hopkinson拉杆加载改进的紧凑拉伸剪切试样进行数值模拟,分析裂尖应变场数值解与渐近解的差异,指出应变片法求解动态应力强度因子的合适位置。结果表明:应变分量的数值解只在特定区域内与渐近解较好地符合,而在其他区域二者差异较大。在此区域内,基于渐近解求解动态应力强度因子所带来的误差与应变分量的误差在同一量级。对于不同的载荷工况,渐近解的适用区域不同,因此不能盲目地应用静态渐近解求解动态断裂问题,需要针对具体问题具体分析。

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【部分图文】：

图1改进的紧凑拉伸剪切试样几何尺寸

改进的紧凑拉伸剪切试样的几何构型与尺寸如图1所示,通过特殊设计的夹具能够实现I型与II型加载,试样与分离式Hopkinson拉杆装置的装配图见图2。II型加载时需要在试样侧面施加垂直于侧面的位移约束。改进的紧凑拉伸剪切试样与分离式Hopkinson拉杆装置的材料参数如表1所示,其....

图2改进的紧凑拉伸剪切试样装配图

表1有限元模型材料属性Table1MaterialpropertiesoffiniteelementmodelsMCTS试样其他部分材料模型双线性随动强化线弹性弹性模量/GPa68.5210密度/(kg·m-3)27007800泊松比....

图3SHTB入射波

将冲击拉伸试验测得的波形进行滤波处理,作为入射杆端部施加的载荷[19],如图3所示;试样裂尖网格划分如图4所示,在裂尖采用三棱柱奇异单元,半径1mm,围绕裂尖32等分;其他部分采用六面体单元,宽度0.25mm。3动态应力强度因子计算

图4改进的紧凑拉伸剪切试样裂纹尖端网格划分

式(4)中坐标均为裂尖局部坐标。对于II型载荷工况,局部坐标与全局坐标相同,对于I型载荷工况,局部坐标相对于全局坐标顺时针旋转90°。改进的紧凑拉伸剪切试样裂尖塑性区如图5所示。图中标示出来的节点周围单元塑性应变均为零,且距离裂尖最近。定义为塑性影响区的边界,记作rp。由图可见,....

本文编号：3969707