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聚碳酸酯凭借其优越的物理、机械及力学性能、广泛的温度适用范围和高透明性,被广泛地应用在机械、建筑、电气、汽车以及航空航天等领域。在工程应用过程中,人们发现聚碳酸酯存在一些特定的性能缺陷,如银纹。银纹造成了材料的损伤,是材料宏观断裂破坏的先兆;另一方面银纹在其形成和生长过程中消耗了大量用于裂纹扩展的能量,约束了裂纹的扩展,使材料的韧性提高,是高聚物增韧的力学机制之一,因此研究聚碳酸酯银纹损伤有着重要的意义和价值。 本文通过对国内外银纹相关文献的研究,得出银纹萌生与塑性区屈服模式有关。首先通过对单轴拉伸下带缺口PC板材银纹萌生所在的塑性区的变形场进行测试,研究塑性区形成机理对PC银纹萌生的影响。通过暗带切线方向与最大主应力方向的比较得出塑性区为剪切作用下形成。由于银纹萌生于塑性区内部,本身也是一种塑性变形,剪切一定程度上也导致了银纹的萌生,因此提出PC银纹萌生判据中需加入切应力的影响。 其次提出QUADS二次应力准则作为聚碳酸酯银纹萌生判据,利用非线性有限元方法研究单边缺口聚碳酸酯板材在三点弯下银纹的萌生,生长过程,数值分析结果与被广泛使用的Argon主应力判据所得结果相对照,论证所提银纹萌生判据的可行性和优越性。 最后使用内聚力面代替银纹面,通过初始应力分析确定银纹最先萌生的位置,采用带有QUADS损伤准则的内聚力单元对该区域进行离散,建立单轴拉伸下的聚碳酸酯细观力学二维数值模型,分析其银纹萌生,扩展规律,并与银纹实验结果相对照,进一步验证QUADS银纹判据的有效性。 经过上述过程的研究,得出以下结论:对于单轴拉伸下的带缺口的聚碳酸酯板材,裂尖塑性区最大切应力方向与水平轴的夹角为45°~55°,应力集中系数为3.431,塑性区为剪切作用下形成。通过对聚碳酸酯银纹萌生过程的数值模拟,得出QUADS判据相较于Argon提出的主应力判据更适合描述聚碳酸酯三点弯和单轴拉伸下的银纹萌生过程;三点弯下银纹萌生于距离缺口一定距离处,单轴拉伸下银纹萌生于缺口裂尖。裂纹尖端银纹面向前扩展规律是随着与缺口的距离越远,应变值越低。银纹扩展规律为:银纹首先在θ=0°的内聚力面上萌生,随着位移载荷的增加,沿着内聚力面向前扩展的同时也向值稍大的位置扩展,其向前扩展规律与θ=0°处一致。