工程材料阻裂行为的细观实验与计算分析

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断裂损伤力学是研究固体材料强度与失效行为及裂纹扩展规律的力学分支;应力强度因子和裂纹尖端张开位移是断裂力学表征局部失效的重要参量,材料宏观性能的变化是其内部细观要素的整体表现。对材料局部损伤及断裂的微细观测是深入研究材料失效力学行为的重要途径。本文通过对含预制裂缝的铸铁及混凝土试件进行微细观测实验,研究其材料的缺陷发展与破坏的力学行为,主要研究内容如下。   1.对铸铁试件进行微细观实验,介绍微观实验的基本测试原理,观察铸铁试件的断裂过程并获得铸铁材料性能参数。   2.利用扫描电镜对不同尺寸预制裂纹的铸铁试件进行拉伸观测实验,探讨了卸载定律及不同预制裂纹尺寸试件的断裂韧度,并观察了铸铁微细观损伤裂纹的变化及生长过程。   3.利用多个断裂指标及微细观测实验对铸铁试件的缺陷发展与破坏过程进行分析,由实验所得数据计算出应力强度因子和预制裂纹尖端损伤区(黏聚裂纹)的张开位移随载荷的变化规律。   4.应用ABAQUS有限元软件对部分带预制裂纹的试件进行有限元模拟,获得了预制裂纹尖端的应力图和应变图,并根据导出的数据画出应力应变曲线,将该曲线与实验曲线相对比。
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