脆性材料微裂纹损伤模型及其在冲击动力学中的应用

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong425
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
陶瓷、玻璃、岩石和混凝土等脆性材料,具有压缩强度高、密度低等特点,广泛应用于国防建设之中。所以它们的动态本构和冲击损伤破坏规律的研究,是现阶段冲击动力学领域的重要科学问题之一。同时这一科学问题的研究对脆性材料的变形和破坏的非线性效应、体积膨胀效应和应变率效应的耦合表征提出了新的挑战。   本文首先从脆性材料的变形和破坏机理出发,首先对脆性材料的变形及破坏的特征和细观机理作了系统详细的讨论,并对脆性材料的本构模型研究作了较为系统和全面的回顾和总结,对现有的各种弹塑性模型和动态损伤本构模型进行了比较和评述,并对当前的研究热点及-势作了讨论。   在理论方面引用翼型裂纹模型,利用能量平衡原理含裂纹体的应变表达,基于Ravichandran的工作,考虑裂纹成核和复合型裂纹应力强度因子,由此定义损伤变量。对于不同应力状态下的损伤描述,分别作了详细讨论。然后从理论上研究了脆性材料单轴压缩力学行为。说明了,从细观考虑微裂纹的成核与扩展来研究脆性材料的力学行为是合理的,也说明翼型裂纹模型能真实反映材料内部裂纹演化过程。同时还提出了一种含初始损伤脆性材料的研究方法。   对于脆性材料在冲击压缩载荷下的动态力学行为,基于一维有限差分程序,以陶瓷类脆性材料为例,考虑到一维应力下和一维应变下脆性材料动态力学行为有明显差异,采用不同的本构模型进行对一维应力波和一维应变下高速冲击下平板撞击进行数值模拟。对于一维应力状态下,采用微裂纹损伤的动态本构模型进行模拟;对于一维应变下,基于陶瓷类脆性材料经验本构模型-JH-2模型,改进本构关系中的压缩损伤和拉伸损伤。结果表明该模型能够较好的表征波的传播、材料损伤的发展和层裂现象。   最后,考虑到脆性材料力学行为在宏观上的表象是压剪耦合的,基于压剪耦合的应力波特性,据文献调研,目前国内外尚未有这方面研究,本文给出了一种压剪耦合的表达方式,并对波动方程进行推导以揭示压剪耦合波特征。
其他文献
日前,国家发展改革委、工业和信息化部、环境保护部、商务部、质检总局联合印发《电动汽车动力蓄电池回收利用技术政策(2015年版)》(以下简称《技术政策》)。国家发展改革委
铅酸蓄电池是使用最广泛的一种电池。目前在电动车、UPS不间断电源等领域,它已成为系统最重要的部件之一。 铅酸蓄电池常规充电模式中,有的充电效率低、充电不完全,有的则存
能源危机与环境问题日益严重,新能源的开发和利用成为当今世界关注焦点,其中分布式发电技术尤其盛行,近年来获得飞速发展,越来越多的应用到实际电力系统当中。针对含大规模分布式
同步发电机是电力系统的重要组成部分,是电力系统中唯一的有功源和重要的无功源。励磁控制器则是同步发电机的核心控制部件,它在很大程度上决定了同步发电机的运行特性,对电力系统的安全稳定运行有着重要影响。实践证明,同步发电机励磁控制是提高电力系统稳定性最廉价而且是非常有效的措施之一。因此,从同步发电机励磁控制入手,研究提高电力系统的稳定性问题具有重要的实际意义。本文提出一种新型的励磁控制器―――可介入式励
本研究通过轧膜-卷曲成型的办法制具有螺旋形复合的3/4PLZT-1/4PZN/环氧树脂复合压电复合材料,并制备了一系列不同体积分数的复合材料样品。测试了0.25PZN-0.75PLZT陶瓷相基体
本文基于弹性力学与转动张量的基本知识,进行了理论和实验两方面的研究:理论部分对颗粒形状为任意、取向随机分布的多相颗粒增强复合材料本构关系进行研究;实验部分通过实验
轴向磁场无铁心永磁直流电机和横向磁通永磁电机是颇具代表的两款新型永磁电机。前者轴向尺寸短、转动惯量小,适合频繁启动制动的场合,后者转矩密度大、低速特性好,均有广阔的发展前景。新型电磁离合器则用于轮毂电机系统中以减缓电流冲击,提高乘坐舒适性。尽管其结构小巧,但是设计方法与永磁电机类似。本文以上述三者为研究对象,从磁场分析、制作工艺和结构设计三个方面,总结新型永磁电机的设计方法。主要内容有:1.磁场分
磁流变弹性体是一种磁场可控的智能材料,属于磁流变材料的一个分支,它的典型特征是模量可由外场控制。此外,它还具备磁控伸缩、磁控电阻等其它磁控性能。这些独特的优点使其在调
本文系统地综述了直接转矩控制技术的发展概况和研究成果,并对直接转矩控制的基本理论和原理进行详细地介绍。电机调速的根本问题是转矩控制。与矢量控制相比,直接转矩控制的主
随着经济的发展和国力的不断强盛,我国的现代化进程不断加快,交通网络日趋繁杂,与日俱增的车流量必将给交通道路系统带来更加繁重的压力。交通状况日益恶化,这几乎成为所有城