杨旺:数值方法研究复合型加载条件下HCCD试样的应力强度因子论文

杨旺:数值方法研究复合型加载条件下HCCD试样的应力强度因子论文

本文主要研究内容

作者杨旺(2019)在《数值方法研究复合型加载条件下HCCD试样的应力强度因子》一文中研究指出:混凝土材料在现代土木工程领域的应用越来越广泛,但是,混凝土内部存在大量的原生裂纹,由于裂纹的扩展导致结构构件未达到承载力时就发生破坏,给人们的生命安全带来巨大的威胁,因此,对混凝土等脆性材料断裂韧性的研究具有非常重要的实际意义。本文采用有限元方法,对静态和动态加载条件下带裂纹中心圆孔圆盘(Hollow Centre Cracked Disc,HCCD)试样的复合型断裂进行数值模拟研究。使用相互作用积分法和位移外插法分别计算标准薄板算例的应力强度因子,并与应力强度因子手册比较,其误差不超过3%。采用相互作用积分法计算试样裂尖的I型和II型应力强度因子(KⅠ和KⅡ),根据大量算例结果并结合量纲分析,得到了复合型加载条件下HCCD试样裂尖KⅠ和KⅡ的拟合公式。该组公式全面包含了试样圆盘内径r、裂纹长度a、裂纹倾角θ三个参量,并具有较高的精度。对于KⅠ拟合公式,当θ在0°15°,r/R在0.050.5,a/(R-r)在0.10.6的范围内时,其计算误差小于8%;当θ在15°30°,r/R在0.050.5,a/(R-r)在0.10.4的范围内时,其计算误差小于9%;对于KⅡ拟合公式,当θ在0°30°,r/R在0.10.5,a/(R-r)在0.10.6的范围内时,其计算误差小于10%。在动态模拟中,借用SHPB装置进行加载,通过对比不同速度脉冲下试样两端接触力曲线的结果,选择宽度为600μs、升时为200μs的梯形速度脉冲作为动态加载条件。当θ在0°15°,r/R在0.10.5,a/(R-r)在0.10.6的范围内时,由位移外插法和静态应力强度因子公式分别计算得到的KⅠ值误差不大于6%,当θ在15°20°,r/R在0.10.5,a/(R-r)在0.10.4的范围内时,两种方法计算得到的KⅠ值误差不大于10%;当θ大于7°,r/R在0.10.5,a/(R-r)在0.10.6的范围内时,两种方法计算得到的KⅡ值误差不超过10%,说明在此范围内静态应力强度因子公式可以推广到动态实验中。

Abstract

hun ning tu cai liao zai xian dai tu mu gong cheng ling yu de ying yong yue lai yue an fan ,dan shi ,hun ning tu nei bu cun zai da liang de yuan sheng lie wen ,you yu lie wen de kuo zhan dao zhi jie gou gou jian wei da dao cheng zai li shi jiu fa sheng po huai ,gei ren men de sheng ming an quan dai lai ju da de wei xie ,yin ci ,dui hun ning tu deng cui xing cai liao duan lie ren xing de yan jiu ju you fei chang chong yao de shi ji yi yi 。ben wen cai yong you xian yuan fang fa ,dui jing tai he dong tai jia zai tiao jian xia dai lie wen zhong xin yuan kong yuan pan (Hollow Centre Cracked Disc,HCCD)shi yang de fu ge xing duan lie jin hang shu zhi mo ni yan jiu 。shi yong xiang hu zuo yong ji fen fa he wei yi wai cha fa fen bie ji suan biao zhun bao ban suan li de ying li jiang du yin zi ,bing yu ying li jiang du yin zi shou ce bi jiao ,ji wu cha bu chao guo 3%。cai yong xiang hu zuo yong ji fen fa ji suan shi yang lie jian de Ixing he IIxing ying li jiang du yin zi (KⅠhe KⅡ),gen ju da liang suan li jie guo bing jie ge liang gang fen xi ,de dao le fu ge xing jia zai tiao jian xia HCCDshi yang lie jian KⅠhe KⅡde ni ge gong shi 。gai zu gong shi quan mian bao han le shi yang yuan pan nei jing r、lie wen chang du a、lie wen qing jiao θsan ge can liang ,bing ju you jiao gao de jing du 。dui yu KⅠni ge gong shi ,dang θzai 0°15°,r/Rzai 0.050.5,a/(R-r)zai 0.10.6de fan wei nei shi ,ji ji suan wu cha xiao yu 8%;dang θzai 15°30°,r/Rzai 0.050.5,a/(R-r)zai 0.10.4de fan wei nei shi ,ji ji suan wu cha xiao yu 9%;dui yu KⅡni ge gong shi ,dang θzai 0°30°,r/Rzai 0.10.5,a/(R-r)zai 0.10.6de fan wei nei shi ,ji ji suan wu cha xiao yu 10%。zai dong tai mo ni zhong ,jie yong SHPBzhuang zhi jin hang jia zai ,tong guo dui bi bu tong su du mai chong xia shi yang liang duan jie chu li qu xian de jie guo ,shua ze kuan du wei 600μs、sheng shi wei 200μsde ti xing su du mai chong zuo wei dong tai jia zai tiao jian 。dang θzai 0°15°,r/Rzai 0.10.5,a/(R-r)zai 0.10.6de fan wei nei shi ,you wei yi wai cha fa he jing tai ying li jiang du yin zi gong shi fen bie ji suan de dao de KⅠzhi wu cha bu da yu 6%,dang θzai 15°20°,r/Rzai 0.10.5,a/(R-r)zai 0.10.4de fan wei nei shi ,liang chong fang fa ji suan de dao de KⅠzhi wu cha bu da yu 10%;dang θda yu 7°,r/Rzai 0.10.5,a/(R-r)zai 0.10.6de fan wei nei shi ,liang chong fang fa ji suan de dao de KⅡzhi wu cha bu chao guo 10%,shui ming zai ci fan wei nei jing tai ying li jiang du yin zi gong shi ke yi tui an dao dong tai shi yan zhong 。

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  • 论文详细介绍

    论文作者分别是来自合肥工业大学的杨旺,发表于刊物合肥工业大学2019-10-22论文,是一篇关于带裂纹中心圆孔圆盘论文,应力强度因子论文,惯性效应论文,复合型加载论文,合肥工业大学2019-10-22论文的文章。本文可供学术参考使用,各位学者可以免费参考阅读下载,文章观点不代表本站观点,资料来自合肥工业大学2019-10-22论文网站,若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权,请联系我们删除。

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