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基于圆弧底试件的动态裂纹扩展及止裂规律研究

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爆炸与冲击 2020年第9期40卷 40-51页

作者：郎林朱哲明邓帅牛草原万端莹王磊四川大学深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065 四川大学建筑与环境学院四川成都610065

为了研究脆性材料的动态裂纹扩展及止裂规律,设计了一种带圆弧形底边的梯形开口边裂纹(trapezoidal opening crack with arc bottom,TOCAB)构型的试件。在落锤冲击设备加载下,对圆心角为0°、60°、90°和120°的TOCAB试件进行了冲击实... 详细信息

为了研究脆性材料的动态裂纹扩展及止裂规律,设计了一种带圆弧形底边的梯形开口边裂纹(trapezoidal opening crack with arc bottom,TOCAB)构型的试件。在落锤冲击设备加载下,对圆心角为0°、60°、90°和120°的TOCAB试件进行了冲击实验,并采用裂纹扩展计(crack propagation gauge,CPG)监测裂纹起裂和扩展时间,从而获得裂纹扩展速度。采用有限差分软件AUTODYN对落锤冲击设备和试件进行数值模拟,研究了裂纹的动态扩展过程及止裂规律。还基于实验和数值方法,计算了裂纹的临界动态应力强度因子。实验和数值结果均表明:3种弧度的TOCAB试件都可以实现运动裂纹止裂,该构型可用于研究动态裂纹止裂问题;数值计算的裂纹扩展路径与实验结果基本一致,验证了数值模型的有效性;裂纹起裂和止裂时刻的临界动态应力强度因子大于裂纹动态扩展过程中的临界动态应力强度因子。

关键词：冲击加载动态裂纹扩展裂纹止裂圆弧底临界动态应力强度因子

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爆炸载荷作用下刻槽炮孔动态裂纹扩展规律

中国科学技术大学学报 2003年第2期33卷 184-190页

作者：徐颖沈兆武孟益平中国科学技术大学力学与机械工程系安徽合肥230026

基于准静态爆生气体膨胀和岩石断裂力学理论 ,建立了不耦合装药刻槽爆破时的脆性断裂爆破模型 .对刻槽炮孔内爆生气体压力、临界压力和应力强度因子进行了分析计算 ,从而得出了刻槽炮孔裂缝在扩展过程中 ,包括启裂、止裂条件、启裂方向... 详细信息

基于准静态爆生气体膨胀和岩石断裂力学理论 ,建立了不耦合装药刻槽爆破时的脆性断裂爆破模型 .对刻槽炮孔内爆生气体压力、临界压力和应力强度因子进行了分析计算 ,从而得出了刻槽炮孔裂缝在扩展过程中 ,包括启裂、止裂条件、启裂方向、扩展长度和裂缝扩展速度等的变化规律 .此外 ,论文还对刻槽爆破时的动态效应进行了初步探讨 ,根据分析结果在大理石切割爆破中进行了刻槽试验 ,并和普通光面爆破效果进行了比较 .

关键词：刻槽炮孔动态裂纹扩展爆炸载荷刻槽爆破断裂力学扩展规律扩展速度

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基于XFEM的加筋板动态裂纹扩展研究

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2019年第3期43卷 443-446,451页

作者：彭英杨平柯叶君姜伟武汉理工大学交通学院武汉430063 高性能船舶技术教育部重点实验室武汉430063 华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS,结合最大主应力准则及损伤型的本构关系,对含裂纹加筋板结构的动态裂纹扩展过程展开了系列数值模拟研究,并分析了网格尺寸、加强筋高度,以及裂纹长度对裂纹扩展过程的影响.计算结果表明... 详细信息

基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS,结合最大主应力准则及损伤型的本构关系,对含裂纹加筋板结构的动态裂纹扩展过程展开了系列数值模拟研究,并分析了网格尺寸、加强筋高度,以及裂纹长度对裂纹扩展过程的影响.计算结果表明,冲击拉伸载荷作用下,裂纹在加强筋和板中交替扩展;网格尺寸对计算结果精度的影响明显;增加加强筋高度、减小裂纹长度可以延迟裂纹开始扩展的时间,并且对于减小裂纹在板中的扩展长度十分有利.

关键词：扩展有限单元法含裂纹加筋板动态裂纹扩展

采用基于CB壳的扩展有限元法模拟动态裂纹扩展

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采用基于CB壳的扩展有限元法模拟动态裂纹扩展

适于处理脆性材料动态裂纹扩展问题的改进型离散元法

北京力学会第20届学术年会

作者：曾庆磊柳占立庄茁清华大学航天航空学院固体力学所

本文采用基于连续体壳(CB壳)的扩展有限单元法来模拟壳体中任意裂纹的动态扩展。采用具有不连续性质的扩充形函数来描述单元中的间断位移场,在裂纹扩展过程中不需要重新划分网格。裂纹的位置由水平集方法描述,同时节点水平集的值可以用... 详细信息

本文采用基于连续体壳(CB壳)的扩展有限单元法来模拟壳体中任意裂纹的动态扩展。采用具有不连续性质的扩充形函数来描述单元中的间断位移场,在裂纹扩展过程中不需要重新划分网格。裂纹的位置由水平集方法描述,同时节点水平集的值可以用来计算扩充形函数。裂纹扩展准则采用最大应变准则,当单元中的最大主应变达到临界值,裂纹继续扩展,扩展法向为最大主应变对应的特征方向。

关键词：连续体壳扩展有限元动态裂纹扩展

来源： cnki会议评论

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适于处理脆性材料动态裂纹扩展问题的改进型离散元法

北京力学会第19届学术年会

作者：崔宁刘凯欣北京大学工学院力学与空天技术系

离散元法作为一种主要解决散体、节理岩体等材料的力学行为的数值计算方法,近年来又扩展到求解连续介质及连续介质向非连续介质转化的冲击动力学问题,脆性材料在冲击载荷下动态裂纹扩展的数值模拟是其中很重要的一部分。本文基于传统用... 详细信息

离散元法作为一种主要解决散体、节理岩体等材料的力学行为的数值计算方法,近年来又扩展到求解连续介质及连续介质向非连续介质转化的冲击动力学问题,脆性材料在冲击载荷下动态裂纹扩展的数值模拟是其中很重要的一部分。本文基于传统用于连续介质的连接型离散元模型,引入单位分解函数作为后期无网格计算的近似函数,使用Delaunay三角化方法将离散元连接成三角形网格,使用网格积分,从而对离散元法的应变计算进行优化,同时改善了无网格法在求解过程中难以积分的问题,并针对脆性材料引入断裂准则,使之适应计算脆性材料冲击破坏问题。

关键词：离散元单位分解函数无网格动态裂纹扩展

来源： cnki会议评论

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钢纤维增强砼的动态裂纹扩展

钢纤维增强砼的动态裂纹扩展

纤维水泥与纤维混凝土全国第四届学术会议

作者：郭晓辉朱健阎立新郭建民太原工业大学

本文用 INSTRON 试验机在四种不同加载率下,对钢纤维增强砼缺口小梁试件进行弯曲试验,用现代箔式裂纹扩展片测试、研究了动态裂纹扩展规律,给出了裂纹扩展量与加载点位移、裂纹嘴张开位移的关系及裂纹扩展速度与应变率的关系,最后给出... 详细信息

本文用 INSTRON 试验机在四种不同加载率下,对钢纤维增强砼缺口小梁试件进行弯曲试验,用现代箔式裂纹扩展片测试、研究了动态裂纹扩展规律,给出了裂纹扩展量与加载点位移、裂纹嘴张开位移的关系及裂纹扩展速度与应变率的关系,最后给出了 K—曲线分析。

关键词：钢纤维增强砼加载率动态裂纹扩展 KR—曲线

来源： cnki会议评论

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中低速冲击下Ⅰ型裂纹的动态断裂韧度研究

煤炭学报 2017年第S2期42卷 338-345页

作者：应鹏朱哲明周磊董玉清王雄四川大学建筑与环境学院四川成都610065 四川大学深地科学与工程教育部重点试验室四川成都610065

起裂韧度和扩展韧度是分别用来判别裂纹起裂和扩展的两个重要材料参数,为了探索在中低速冲击荷载下岩石的起裂韧度和扩展韧度的测试方法,选择砂岩单裂纹半圆孔板试样以中低速落锤试验机进行了冲击,并利用裂纹扩展计和应变片测试裂纹的... 详细信息

起裂韧度和扩展韧度是分别用来判别裂纹起裂和扩展的两个重要材料参数,为了探索在中低速冲击荷载下岩石的起裂韧度和扩展韧度的测试方法,选择砂岩单裂纹半圆孔板试样以中低速落锤试验机进行了冲击,并利用裂纹扩展计和应变片测试裂纹的起裂时间及裂纹扩展速度。使用AUTODYN有限差分软件,裂纹软化模型及线性状态方程建立了相应的数值计算模型,结合实验-数值法确定预制裂纹的起裂韧度和扩展韧度,结果表明:动态冲击载荷下裂纹扩展速度不是一个常数;对于隆昌青砂岩,其动态扩展韧度与裂纹扩展速度成反比关系,扩展速度越大,扩展韧度越小;材料扩展韧度不是一个独立的材料参数,而是一个与裂纹扩展速度有关的参数。

关键词：动态裂纹扩展数值模拟冲击荷载起裂韧度扩展韧度

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基于XFEM的平板斜裂纹动态扩展数值模拟

武汉理工大学学报（交通科学与工程版） 2019年第2期43卷 222-225页

作者：彭英杨平柯叶君武汉理工大学交通学院武汉430063 高性能船舶技术教育部重点实验室武汉430063 华中科技大学土木工程与力学学院武汉430074

基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS研究了含斜裂纹矩形板的动态裂纹扩展过程,并讨论了裂纹初始角度、裂纹长度和冲击载荷形式等影响参数对裂纹扩展路径的影响.数值计算结果表明,拉伸冲击载荷下平板斜裂纹基本是按Ⅰ型裂纹... 详细信息

基于扩展有限单元法(XFEM),采用有限元软件ABAQUS研究了含斜裂纹矩形板的动态裂纹扩展过程,并讨论了裂纹初始角度、裂纹长度和冲击载荷形式等影响参数对裂纹扩展路径的影响.数值计算结果表明,拉伸冲击载荷下平板斜裂纹基本是按Ⅰ型裂纹形式沿直线扩展,改变裂纹初始角度、裂纹长度和冲击载荷形式不会对裂纹扩展路径产生显著影响,但是对裂纹扩展速度会有明显影响.

关键词：扩展有限单元法斜裂纹动态裂纹扩展影响参数

自动集菌过程中安瓿瓶的断裂特性研究及开启系统设计

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自动集菌过程中安瓿瓶的断裂特性研究及开启系统设计

作者：余鹏杭州电子科技大学

学位级别：硕士

针对安瓿瓶试液自动集菌过程中面临的断裂时易产生玻璃碎屑而污染试液以及手动开启安瓿瓶效率过低的问题,本文提出研究安瓿瓶的断裂特性和自动化开启系统,主要计算了安瓿瓶的应力强度因子、裂纹形状系数及裂纹扩展路径等断裂特性参数,... 详细信息

针对安瓿瓶试液自动集菌过程中面临的断裂时易产生玻璃碎屑而污染试液以及手动开启安瓿瓶效率过低的问题,本文提出研究安瓿瓶的断裂特性和自动化开启系统,主要计算了安瓿瓶的应力强度因子、裂纹形状系数及裂纹扩展路径等断裂特性参数,根据计算结果自主设计了一种智能高效的安瓿瓶开启联动集菌系统,具体包括:(1)深入分析了表征安瓿瓶脆性断裂的重要参数,提出了基于有限元法(FEM)的非穿透性三维裂纹的应力强度因子(SIF)系数K的断裂特征参数的计算方法,通过相互作用积分法对应力强度因子(SIF)进行理论计算分析,针对具有V型缺口安瓿瓶的特殊结构建立了力学模型和网格模型。结果表明,裂纹椭圆率(a/c)和裂纹相对深度(a/t)对SIF的K、K和K有显著影响。K起主导作用,在最深裂纹点两侧对称位置呈对称分布,而K和K可以忽略不计。(2)基于应力强度因子(SIF)系数K的理论计算公式,为了能够计算并验证应力强度因子,对表征断裂特征参数的裂纹形状系数F进行修正。拟合得到了形状系数F修正后的形状系数曲线及拟合多项式,以及F在拉应力和弯曲载荷联合作用下随着椭圆率(a/c)的增加而减小,随着相对深度(a/t)的增加而增加的结论。与文献比较表明,基于有限元法计算修正后的形状系数具有较高的精度,对非穿透性三维裂纹具有适用性和可靠性。(3)基于安瓿瓶的脆性断裂特性,设计了安瓿瓶动态断裂扩展过程测试的实验装置,通过两高速相机同步拍摄安瓿瓶表面宏观裂纹缺陷在外界载荷作用下的动态扩展过程,记录安瓿瓶可能产生碎屑的位置,并对裂纹扩展路径的关键点进行了合理的分析和讨论;同时,通过有限元模拟在相同约束条件下安瓿瓶的动态裂纹扩展,对比分析实验结果及模拟结果差异,获得了安瓿瓶脆性裂纹扩展的特性,深入认识可能出现的裂纹分支、碎屑产生等行为。(4)根据安瓿瓶的断裂特性,设计了一种智能高效的安瓿瓶开启联动装置,阐述了其工作原理和操作功能,并根据自动集菌的实际情况,提出了符合安瓿瓶开启的整体设计方案,对关键结构部件进行了分析,并通过实验验证了安瓿瓶自动化开启操作的可行性。本文对安瓿瓶的断裂特性研究和安瓿瓶自动化开启系统设计对安瓿瓶装试液的自动集菌仪开发和应用有重要的参考价值和借鉴意义。

关键词：无菌检查安瓿瓶开启应力强度因子裂纹形状系数脆性断裂动态裂纹扩展有限元分析