損傷度函數(shù)模型用于碰撞和內爆加載下鋼層裂的二維數(shù)值模擬研究.pdf

1、從損傷度函數(shù)模型建立以來，該模型對平面碰撞層裂問題的一維數(shù)值模擬有比較成功的應用。為推廣和拓展損傷度函數(shù)模型的應用范圍，探討用損傷的觀點來分析材料的動態(tài)斷裂問題，本文把損傷度函數(shù)模型嵌入到二維流體彈塑性動力有限元編碼DEFEL中，使之與原編碼的力學計算耦合，并以臨界損傷度作為斷裂準則，對平面撞擊層裂過程和滑移爆轟內爆加載下金屬柱殼的內聚運動及層裂過程進行了二維數(shù)值模擬研究，并結合實驗結果，討論了材料的損傷破壞過程及有關現(xiàn)象。 在

2、對三種鋼(HR-2鋼、45鋼、2169鋼)的平面撞擊層裂實驗的數(shù)值模擬研究中，考慮了材料的屈服硬化效應和Bauschinger效應的影響，數(shù)值模擬結果可以很好地再現(xiàn)實驗測量到的自由面速度歷史。但數(shù)值模擬計算得到的層裂面附近的最大拉應力(計算層裂強度)遠大于一般實驗中普遍采用的由聲學近似得到的層裂強度(前者大約是后者的1.5倍至2倍之間)。對此本文進行了分析，提出了用材料的“理論層裂強度”概念來分析和解釋這一現(xiàn)象，表明數(shù)值模擬結果是合理的

3、。同時進一步指出層裂強度作為一個表征材料抗拉強度的量，受到諸多因素(加載條件和材料性能等)的影響，對于它的描述值得進一步研究。 本文還對滑移爆轟內爆加載下柱形鋼殼的內聚運動及層裂過程進行了數(shù)值模擬研究，分析了殼體的內聚運動及層裂破壞過程。數(shù)值計算給出了斷裂面位置、鋼層運動歷史、層裂殼體和殘余殼體的厚度和外徑。對于層裂殼體失穩(wěn)程度較小的實驗，數(shù)值模擬結果和實驗回收試件尺寸相當吻合；對于層裂殼體失穩(wěn)較嚴重的實驗，殘余殼體的計算結果可

4、以和實驗吻合，但層裂殼體的數(shù)值模擬結果與實驗有差別。此外，通過數(shù)值模擬，也證實了在相同柱殼條件下，對于同種炸藥，層裂條件和層裂殼體厚度取決于炸藥性能和厚度，滿足層裂臨界條件，隨著炸藥厚度的增加，層裂殼體厚度也增加的結論。 本文的研究結果也表明，損傷度函數(shù)模型嵌入二維程序是成功的，從而為我們應用損傷度函數(shù)模型開展復雜應力條件下材料的斷裂(層裂)數(shù)值模擬研究提供了重要的工具，應用它們對平面撞擊層裂過程和滑移爆轟內爆加載下金屬柱殼的內