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《含偏置裂紋三點(diǎn)彎曲梁的動態(tài)斷裂行為研究》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、7一乙f26力學(xué)學(xué)報19t11月C1AMECHANICASINICA含偏置裂紋三點(diǎn)彎曲梁的動態(tài)斷裂行為研究芏生墨查旦方竟一j4e＼H￡京學(xué)學(xué)j桂!科學(xué)系．北京10087]H^摘要采用動志焦敞線力濁．對含偏置裂紋三點(diǎn)彎曲粱承受橫同沖擊的彎曲斷裂J為進(jìn)行r系列動志斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究．分析了無鰭判最a／'I的改變(0初始裂紋偏離槳由心線的距離；f?粱長度的一半1對于裂紋動忐擴(kuò)展行為(裂紋起始狀態(tài)、裂紋尖端的復(fù)臺直強(qiáng)度瞄子、裂紋擴(kuò)展速度、裂紋擴(kuò)堤軌跡)的影響．并借助動態(tài)光彈性應(yīng)力丹析．刈麻力破與擴(kuò)勝裂紋的柏甄作H
2、j以及壓力波傳播規(guī)律進(jìn)行探討給出r裂紋尖端復(fù)什出打強(qiáng)度子、裂紋展速度的變化裂紋曲裂軌跡及方向與槳一應(yīng)力波傳播的相i關(guān)系．一?．一復(fù)，畔度引言沖擊裁茼作剛下的含缺陷J如裂紋)粱的動態(tài)斷裂力學(xué)行為與靜態(tài)情況r莘別很大．一直是人們探討研究的個重要課題．當(dāng)沖擊載荷所引起的彎曲波作用于裂紋時．裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度子將崮材料結(jié)構(gòu)和裂紋模式的變化而具有不同的動態(tài)響域．并具自‘不同的起裂條件和擴(kuò)勝運(yùn)動行為同時．裂紋的動態(tài)行為也對彎曲波的傳播具有不l司的散射作用．故而存在著各種波與裂紋間的相互作用關(guān)系．因此含歃陷尤其是含裂
3、紋的槳在沖擊載茼作用下的斷裂行為研究對材料的動態(tài)學(xué)性能研究、工程結(jié)構(gòu)的安許估等都具有重要的科學(xué)意義和泛的T程應(yīng)用背景．動態(tài)光彈性與動態(tài)焦散線是研究動態(tài)斷裂的兩種重要實(shí)驗(yàn)方法利用動光彈性，Corran／}研究丁中心沖擊下含裂紋簡支粱中應(yīng)力波傳播機(jī)理以及裂紋尖端等燕條紋模式；Kobayashi[。研究動態(tài)撕裂試件中擴(kuò)展裂紋尖端的動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度崮子、動態(tài)能量釋放率及裂紋展速度．n動態(tài)焦散線方，Kaltho．Tbeocaris[1研究了含裂紋簡支粱中裂紋動態(tài)斷裂韌性、裂紋尖端的動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)艘因子以及斷裂機(jī)理；Zeh
4、nder和l{osakisl研究J材質(zhì)為4340鋼的三點(diǎn)彎曲粱中心橫向沖擊下的裂紋起始及傳播情況，指出動態(tài)斷裂韌性’裂尖速度有莢．FangZ~】等成功地將動態(tài)光彈性與動態(tài)焦散線方法結(jié)合證起，以種研究應(yīng)波與裂紋棚互作用的新方法和新技術(shù)，揭示了在彎曲波等作爿
5、F懸臂梁內(nèi)邊裂紋和復(fù)合粱內(nèi)終止卡界面的裂紋昀動態(tài)響應(yīng)和斷裂機(jī)理l。。在這些研究r=作中裂紋部帆為純張扦裂尖臆力場是性的裂紋擴(kuò)展路徑均為直線，而計于裂紋偏置情況下的動各曲裂行為以及裂尖的復(fù)合應(yīng)力場較少涉及．l采然科學(xué)基缸皿日家教香跨[紀(jì)凡才計劃項(xiàng)H資助憚
6、鼬l9911?-收一1996i】{llI12趣刊骼舶662力學(xué)學(xué)報19(46每等28卷本文通過時沖擊拔荷作用下含偏置裂紋三點(diǎn)彎曲梁的離焦高速攝影記錄，用動態(tài)焦散線法分析了．梁內(nèi)偏置裂紋仡彎曲渡作用下的起裂、擴(kuò)展過程，研究了初始裂紋偏離粱中心線的距離(a1與梁長度半(1)之比這一無量綱量n／l對其沖擊斷裂行為(裂尖復(fù)合應(yīng)力強(qiáng)度斟千、裂紋擴(kuò)展速度、裂紋曲裂路徑及方向等)的影響，并結(jié)合動態(tài)光彈性對應(yīng)波與擴(kuò)展裂尖問的相作用進(jìn)行了綜合分析研究1實(shí)驗(yàn)原理一方面，利用動態(tài)焦散線可確定擴(kuò)展裂紋尖端的復(fù)合鹿力強(qiáng)度因子由于
7、三點(diǎn)彎曲梁中初始裂紋的偏置，產(chǎn)生了在中心沖擊載荷情況下整個梁內(nèi)力學(xué)量的非對稱性．在橫向沖擊載菏作用下，粱內(nèi)的應(yīng)力以應(yīng)力波的形式從沖擊位置向內(nèi)部傳播．并在一定時間延遲后作用于垂直于粱的下邊界的邊裂紋．粱內(nèi)的應(yīng)力波產(chǎn)生r裂紋尖端的復(fù)合應(yīng)力場．故裂紋正擴(kuò)展i濘和擴(kuò)展后均應(yīng)視為(I+I1)復(fù)合型．Kalthofr【l給H{了動載條件下復(fù){=}擴(kuò)展裂紋尖端的動態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子為A=i‘1—_】i了j蘭【ll1)Ku=tzKI(2)式中，D?，J分別為沿裂紋方向的焦Jl散斑最大直徑、最小直徑，它們的尺寸定義見圖1．z
8、0是參考平面到物體平面的距離：。c為應(yīng)力光學(xué)常數(shù)；d為試件有效厚度：，t是動載下，復(fù)合型擴(kuò)展裂紋尖端的l．I型、Ⅱ型應(yīng)強(qiáng)廢因子為應(yīng)力強(qiáng)度因子比例系數(shù)，可利用文獻(xiàn)lo1中的f，J?一、Di。)／D?～曲線得到；而F()是存動投_情況下的裂紋擴(kuò)展速度調(diào)節(jié)因子當(dāng)裂紋處：-·I_—于靜止?fàn)顟B(tài)時，F(xiàn)()=1在一般情況下，對·于具有實(shí)際意義的裂紋擴(kuò)展速度，)<1IDm?D．帥尺寸定望對于給定的試驗(yàn)條件．mc均是Fl1)elinhloaofD?xDllll口常數(shù)，只要利用動態(tài)焦散線確定擴(kuò)展裂紋尖端的焦散斑直徑，就可以
9、確定不同瞬時擴(kuò)展裂紋尖端的動態(tài)威力強(qiáng)度因子．同時根據(jù)動態(tài)焦散線方法，可以確定不同瞬時裂紋尖端的位置，從而確定不同瞬時的裂紋擴(kuò)展長度和裂紋擴(kuò)展速度另‘方面，利用動態(tài)光彈性方法．可以記錄動態(tài)等差條紋圖的模式得到梁中應(yīng)力波傳播以及‘j裂紋十目可作用的過程，州以解釋裂紋斷裂機(jī)理并建屯渡與裂紋同的相互聯(lián)系2沖擊斷裂實(shí)驗(yàn)2、1試件選用有機(jī)玻璃與環(huán)氡樹脂兩種板制(厚度分別為3tlllil、6lll1TI)作為試驗(yàn)材料，其中自機(jī)玻璃試件用于動態(tài)敲線研究，環(huán)
