含有預(yù)置缺陷的膨脹環(huán)動(dòng)態(tài)斷裂行為研究.pdf

1、材料或結(jié)構(gòu)的斷裂位置及斷裂形式一直是工程界和學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)。由于材料的樣本個(gè)性，在動(dòng)載作用下，裂紋的萌生往往會(huì)表現(xiàn)出特有的隨機(jī)性，不會(huì)出現(xiàn)在某一個(gè)特定的位置。為了觀測材料在高應(yīng)變率加載下局部的斷裂特征，本文采用預(yù)置缺陷的方法，使裂紋自然萌生于觀測的視場范圍內(nèi)。利用爆炸膨脹環(huán)加載技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對試樣環(huán)的準(zhǔn)一維加載，采用高速分幅相機(jī)觀測膨脹環(huán)中預(yù)置圓孔的變形以及萌生裂紋的擴(kuò)展。并利用LS-DYNA有限元程序再現(xiàn)整個(gè)過程。
　　本文的主要

2、工作和結(jié)果有:
　　(1)系統(tǒng)回顧調(diào)研了斷裂研究的歷史，分析了目前研究的難點(diǎn)、關(guān)注點(diǎn)以及研究方法，針對本課題實(shí)際，選擇爆炸膨脹環(huán)作為加載手段，采用分幅相機(jī)作為測試手法，以獲得膨脹環(huán)在高應(yīng)變率下的局部斷裂特征。
　　(2)為了清晰獲得局部斷裂特征，對膨脹環(huán)預(yù)置缺陷，并在試樣前放置放大鏡。無氧銅的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同尺寸的缺陷會(huì)導(dǎo)致完全不同的斷裂特征。通過改換材料20號鋼，成功拍攝到預(yù)置圓孔應(yīng)力集中最大位置處的裂紋萌生，及后期的擴(kuò)展、

3、止裂現(xiàn)象。
　　(3)針對含預(yù)置圓孔的20號鋼膨脹環(huán)，起爆能量較低時(shí)，萌生于圓孔應(yīng)力集中最大位置的裂紋會(huì)在一段時(shí)間之后止裂于某一裂紋長度;起爆能量較高時(shí)，萌生的裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展，表現(xiàn)出特有的不穩(wěn)定性。
　　(4)對于邊緣預(yù)置缺口的實(shí)驗(yàn)，除了預(yù)置缺陷位置的裂紋萌生擴(kuò)展之外，其它位置在內(nèi)壁或者內(nèi)部萌生缺陷，隨著載荷穿透厚度方向，形成穿透裂紋，共同誘導(dǎo)整體的斷裂破壞。
　　(5)實(shí)際測量中由于尺度原因往往會(huì)將裂紋斷面的細(xì)節(jié)抹平，

4、針對此，提出將裂紋擴(kuò)展速度區(qū)分為測量速度與真實(shí)速度。通過這一理念上的區(qū)別，可以很簡捷的解釋極限裂紋擴(kuò)展速度對其理論極限速度CR的較大偏離。
　　(6)通過對預(yù)置圓孔的20號鋼膨脹環(huán)實(shí)驗(yàn)圖像處理，得到了可視裂紋尖端的位移及速度隨時(shí)間的變化。裂紋擴(kuò)展速度隨時(shí)間呈現(xiàn)一定的振蕩，這體現(xiàn)出其特有的不穩(wěn)定性。并以此估算裂紋的動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化。
　　(7)通過數(shù)值模擬探討預(yù)置有圓孔的膨脹環(huán)在動(dòng)態(tài)載荷作用下，圓孔的變形、裂紋的萌生以及