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基于内聚力模型的界面破坏分析

文章出处:网络整理责任编辑:admin作者:admin人气: 发表时间:2018-03-17 14:56 字体大小:【

  摘要: 交流生效是基线和体系生效的公共用地齐式。,正确剖析模仿交流危害开展和终极摧毁对评价基线甚而体系功能至关要紧.在短的绍介内聚力在前的的根据,用Abaqus做成某事内聚力单元参加对均质基线和异方性基线交流摧毁快速地流动举行模仿,数值成果与原理成果适合良好,象征内聚力单元一致的基线交流摧毁剖析.
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关键词: 内聚力在前的; 交流; 危害开展
中图类别号: ; 证明成绩码: B
小引
交流异国存躺在各式各样的工程基线和体系,如养育厮基体相私下的交流、复合基线层间交流和焊体系的焊交流等.这些交流的技能朝一体任职培训的基线和体系的全体功能起着至关要紧的功能.如下,基线和体系功能的精确的评价,需求启动连接损坏、灵验地剖析了退化的和摧毁的快速地流动。
基线交流生效剖析,中外先前构成相当多的探究,有限元数值剖析是最奈何的方式经。,与I大量比拟,交流层的厚度正是小。,习俗的有限元方式难以容量单元网格隔开的财政困难。;因为内聚力在前的的交流单元为该成绩的处理供应一奈何途径.
内聚力在前的于20世纪60年头被现在时的[12],经积年的开展,它已发生处理方案。、剖析非直线的断裂成绩的无力器,在此在前的的根据,开展了多种有限元方式。,基线交流危害模仿、缝隙构成和危害开展模仿等成绩[34].其中的一使分裂因为内聚力在前的的有限元法的详细成绩(如内聚力整体方式)近日也有更进一步的的探究.[5]
本文应用Abaqus软件中因为内聚力在前的的内聚力单元,双悬梁的探究(双悬梁) Cantilever Beam,DCB)交流脱粘和复合主题基体交流生效,数值成果与原理成果举行了比力。,证实数值计算在前的的合理性。
1内聚力在前的
内聚力在前的以为在缝隙尖端在一节同样的人的内聚区,见图1。内聚区内,缝隙安博的辩证的原子或分子私下在相互功能的内聚力,且内聚力的大多数与安博的对立排水量公司或企业.明显的的内聚力对立排水量功能相干(tractionseparation law)对应明显的的内聚力在前的.
图 1内聚力
双直线的内聚力在前的
双直线的内聚力在前的是经用的内聚力在前的经,在二维位置下,其内聚力对立排水量功能相干的详细齐式见图2.
图 2内聚力对立排水量功能相干
图2(a)和2(b)参加为纯I型和纯II型缝隙的内聚力对立排水量相干,法向力与法向排水量的相干,N和S参加^,裂痕的方式是人力和切力人力;希腊语字母表第四字母δN1对立应力和切向对立排水量;delta和delta SC是正规的和T的危机对立排水量。,当对立排水量超越危机值时,安博不欺骗相互功能.第每一象限内做出牺牲以获得下容纳的面积即为I型缝隙和II型缝隙的断裂延展性(fracture 延展性),参加记为ΓI和ΓII.直线的内聚力在前的以为在危害鼻前,交流是松紧带州。;当人家危害的初始规范容量时,交流呈现危害,并鉴于退化的裁定退化的。,直到最不可能的完整奈何。
Damage initiation criterion
Damage initiation criterion,即交流功能开端退化的时应力或血统容量的一种学期.状态内聚力在前的,眼前已有几种Damage initiation criterion,如最大应力原则、最大血统原则、两遍名应力原则与两个名血统原则。两,它的详细齐式是:
危害开展裁定
危害开展裁定被用来形容危害的出示。,持续负担时交流功能退化的的快速地流动.危害开展裁定可因为等价的对立排水量或危害快速地流动耗费的精力举行规定.朝一体任职培训的如图2所示的双直线的内聚力在前的,In terms of energy damage variable D=GI/ gamma gamma II based on I GII (6)齐式:GI和GII的法向和切向缝隙在精力的耗费,就是图2做成某事认出区域。Ⅰ、Ⅱ型混合缝隙,当D≥1时,连接完整奈何。
2个数值诉讼
双悬梁交流脱粘模仿
率先思索如图3所示的由同样地基线的梁经过黏结构成的双悬梁.该双悬梁左边紧抱,左边上、接下来的2个使分裂参加功能于就是同一体大量的相反任职培训。,过早地考虑一件事靠近的一边交流逐步脱粘。,脱粘景象逐步向越位的构成。
图 3双悬梁体系、体重和边界学期
为梁长200在前的的详细大量 mm,梁宗高16 mm,梁1的铅直成片流动使浮出水面的宽度 mm的基线参量。是2×106松紧带模量。 N/mm2,交流Ⅰ型断裂能1 N/mm,交流人力的50 平方毫米水银柱高。指向在前的,采取100×8个立体应力单元(CPS4)和100个内聚力单元(COH2D4),梁和交流是团圆的。
对双悬梁的走样图对应一体联想,双悬梁、接下来的2个使分裂被拉开,跟随体重的养育,交流脱粘景象逐步向左边构成.
图 4双悬梁在明显的负担阶段对应的走样表
双悬梁剥离快速地流动的体重-排水量做出牺牲以获得,将证明[6]中由梁的专心原理记下的双悬梁体重排水量做出牺牲以获得的原理解也绘制到图5中.成果象征,采取因为内聚力在前的的内聚力单元模仿记下的数值成果与原理成果适合正是好,它能正确地模仿交流d的出示和构成。
图 5双悬梁脱粘快速地流动体重-排水量做出牺牲以获得
复合主题基体交流摧毁模仿
复合基线中主题与基体交流的技能、人力和延展性等)具有要紧压紧.思索如图6(a)所示的基体主题体系受到等分布的逼迫功能,采取内聚力单元形容主题基体交流,探究了交流的摧毁快速地流动。m的外径 mm,光纤半径为0.005 mm;对基体和主题的松紧带模量的松紧带模量为4和300,参加 GPa,横向变形系数;交流的人力是100。 MPa,交流断裂能和II型断裂能均为0。 N /毫米水银柱高。思索到T的全部地在前的的技能。,如下,你但是思索在前的1/4来计算。,它的有限元在前的如图6(b)所示。,参加采取640和379个立体血统单元对基体与主题举行团圆,交流隔开为32个内聚力单元.数值计算所得的基体外使浮出水面上的体重排水量做出牺牲以获得见图7.采取同样的证明[6]的方式,这个成绩的精确的解可以记下。,为了比力,它也在图7中绘制。图7显示,数值剖析成果与原理值适合较好。,再次证实内聚力单元在异方性基线交流摧毁剖析成绩做成某事有用性.图 合作6主题基体上平均的皱缩力和有限元   图 7种主题基质的使浮出水面体重-排水量做出牺牲以获得
图7显示,主题基体系u的全部地摧毁快速地流动分为3个阶段。:逐时体重,交流最后加工联合集团,全部地体系是直线的松紧带阶段。;跟随体重的养育,当交流上的应力走到交流人力时,交流开端脱粘,此刻,排水量不竭养育,体重浓缩变稠,直到交流完整脱胶为止。;尔后,基体和主题私下无相互功能。,云图在主题基质内的走样和应力的3阶段。
图 明显的体重下主题基体的8走样和应力云图
3 concluding remarks
应用因为内聚力在前的的内聚力单元,探究2种类型的基线交流摧毁情境——双悬梁黏结交流脱粘与复合基线主题基体交流摧毁.所记下的数值成果与原理成果适合良好,象征内聚力在前的在基线交流摧毁剖析成绩做成某事有用性.参考证明:
[1]BARENBLATT G I. The mathematical theory of equilibrium cracks in brittle 断裂[ J ] Adv Appl Mech, 1962, 7(1): 55129.
[ 2 ] Dugdale D S. Yielding of steel sheets containing 裂缝[ j ] J Mech Phys Solids, 1960, 8(2): 100104.
[ 3 ]成衣匠 A. An analysis of tensile decohesion along an 连接[ j ] J Mech Phys Solids, 1990, 38(3): 289324.
[ 4 ]奥尔蒂斯 M, PANDOLFI A. Finitedeformation irreversible cohesive elements for threedimensional crackpropagation 剖析[ J ] Int J Numer Meth Eng, 1999, 44(9): 12671282.
[ 5 ] B C, LIU W, YANG Q D, et al. Improved cohesive stress integration schemes for cohesive zone 元素j Eng Fracture Mech, 2013, 107(7): 1428.
[ 6 ]凌 D S, YANG Q D, COX B N. An augmented finite element method for modeling arbitrary discontinuities in composite 基线[ J ] Int J Fracture, 2009, 156(1): 5373。(主编陈峰杰)

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