使用扩展有限元方法对半圆盘弯曲实验进行计算，建立二维有限元模型如图6－16 所示。图6－16半圆盘弯曲有限元模型图6－17 所示为其开裂过程和最大主应力，图6－17 所示为初始裂纹所在位置示意，初始裂纹长度为2 mm，图6－17 和所示为裂纹扩展过程。......
2023-06-27
半圆盘弯曲实验模拟结果分析
【摘要】：对不同预制裂纹长度的半圆盘实验进行有限元建模分析。图4－7 所示为预制裂纹长度为0.96 mm 时，实验及数值模拟得到的载荷－位移曲线。从图中可知，计算结果和实验结果吻合较好，说明黏聚裂纹模型适用于半圆盘弯曲实验的力学性能分析。
为了简化软化曲线在用户材料子程序中的使用，将原有的矩形、线性、指数型软化曲线改为一组统一的软化曲线［12］，即
式中：f*为归一化的黏结强度；ξ 为裂纹张开位移，量纲为1；n 为实数。
这组软化曲线（式（4－25））可以通过只更改n 的值得到不同的软化曲线类型。其中，n ＜0 时为矩形软化曲线，n＝0 时为线性软化曲线，由式（4－25）可知，n 不可以取0，则取接近于0 的实数即可；n ＞0 时为指数型软化曲线。从文献中可知，准脆性材料适合采用指数型或双线型软化曲线，经过大量数值模拟计算可以发现，指数型软化曲线是适用于PBX 分析其断裂破坏现象的，模型中n＝1。连续单元部分的材料模型为线弹性本构模型。
对不同预制裂纹长度的半圆盘实验进行有限元建模分析。图4－7 所示为预制裂纹长度为0.96 mm 时，实验及数值模拟得到的载荷－位移曲线。从图中可知，计算结果和实验结果吻合较好，说明黏聚裂纹模型适用于半圆盘弯曲实验的力学性能分析。
图4－7 预制裂纹为0.96 mm 时的载荷－位移曲线
图4－8 所示为有限元模拟得到的半圆盘实验在无预制裂纹及预制裂纹长度为0.96 mm 时裂纹扩展图，结合实验得到的破坏形貌可以发现，拉应变集中带沿半圆盘中心或预制裂纹方向生长演化，一条直裂纹沿预制裂纹方向生长，半圆盘试样发生拉伸破坏，与实验现象相吻合。
图4－8 外载332 N 时的裂纹扩展图（见彩插）
（a）无预制裂纹；（b）0.96 mm 预制裂纹
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2023-06-27
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2023-06-27
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2023-06-27
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2023-07-02
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2023-06-27
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2023-06-23
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