论文部分内容阅读
层板胶合木作为力学性能优良的环保型材料,在现代土木工程中得到了大量应用。现阶段关于层板胶合木断裂破环的研究集中于单纯的Ⅰ型和Ⅱ型断裂特性,对于Ⅰ/Ⅱ复合型的断裂研究尤其是层间断裂研究较少。木材作为正交各向异性材料,不同的层板年轮角度会影响层板胶合木的复合型层间断裂特性,本文以层板胶合木作为研究对象,进行了复合受弯试验、双悬臂梁试验以及端部切口三点弯曲梁试验,计算分析了各试件的临界能量释放率Gc,并基于试验数据采用ABAQUS程序分别分析计算了各试件模型的临界应力强度因子Kc和能量释放率Gc,与试验计算结果进行了对比分析。 本研究主要内容包括:⑴层板胶合木Ⅰ/Ⅱ复合型层间断裂试验表明,试件在达到起裂荷载后,裂纹的初始扩展都沿着胶合面,随后进入层板内在胶合面附近沿纤维方向扩展。基于试验结果采用组合柔度法计算得到Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧度分量GⅠc和GⅡc,结果表明,随着上下层板年轮方向角度差值的增大,Ⅱ型断裂模式下的能量释放率有明显的增大,而复合受弯试件和双悬臂梁试件的断裂韧度变化趋势不明显。根据试验结果分析,线性Ⅰ/Ⅱ复合型断裂准则略显保守,采用二次曲线可以较好的表征层板胶合木复合型层间断裂的断裂准则。⑵基于有限元分析结果,采用应力强度因子外推法计算的复合受弯模型、双悬臂模型及端部切口三点弯曲模型的结果表明,随着层板胶合木上下层板年轮方向角度差的增大,Ⅱ型断裂韧度分量的变化明显大于Ⅰ型断裂韧度分量,且随着年轮角度差值的增大有较为明显的增大。根据有限元分析的应力强度因子结果拟合的Ⅰ/Ⅱ复合型断裂准则,线性断裂准则不能与有限元分析结果吻合,而二次曲线的复合型断裂准则与有限元分析结果较为一致。⑶采用虚拟裂纹法对有限元分析数据进行计算得到各模型能量释放率的值,其中I型断裂韧度分量的计算结果与试验结果非常一致,Ⅱ型断裂韧度分量比试验结果偏小;随着上下层板年轮角度差值的增大,纯Ⅱ型断裂的断裂韧度有明显增大,复合型断裂和I型断裂的断裂韧度变化较小;根据有限元分析结果拟合的能量释放率复合型断裂准则为二次曲线,与试验结果相同。