重組竹材損傷斷裂行為研究.pdf

1、竹材是一種綠色天然的可再生資源，具有成材快、地域分布廣、產(chǎn)量大等特點，在建設(shè)領(lǐng)域具備極大的發(fā)展?jié)摿?，重組竹是將原竹重新組織強(qiáng)化的新型復(fù)合材料，經(jīng)削絲、破碎、洗滌、干燥、浸膠、冷軋熱軋制成板、梁、柱等結(jié)構(gòu)。
　　本文對重組竹的成分、比例關(guān)系及生產(chǎn)過程中的影響因素進(jìn)行歸納總結(jié)，以某工程用重組竹為原料制作試件并分組標(biāo)記然后置于不同溫濕度環(huán)境中養(yǎng)護(hù)測試。進(jìn)行抗拉、抗壓、三點彎曲試驗以獲取材料特性，抗拉曲線表現(xiàn)為線性上升、垂直下降呈脆性破壞

2、，彈性峰值為極限強(qiáng)度等于68.5Mpa，抗壓曲線表現(xiàn)為線性上升、彈塑性上升、屈服穩(wěn)定呈塑性破壞，屈服流幅中某點為極限強(qiáng)度等于53.1Mpa，抗壓模量約為抗壓模量的2.5倍，泊松比為0.3，斷裂臨界條件荷載為5660.571Mpa。
　　重組竹其結(jié)構(gòu)內(nèi)部離散分布著大量微裂紋和層間空隙，這些初始損傷經(jīng)沿襲貫通形成肉眼可見的宏觀裂縫，脫膠分層是最典型的破壞形式。選擇線性疊加工程判據(jù)為斷裂準(zhǔn)則，以最大周向應(yīng)力理論為擴(kuò)展方向，基于試驗結(jié)論對

3、三點彎曲試驗進(jìn)行有限元模擬，計算得到Ⅰ型斷裂韌度76.545Mpa·mm1/2，由美國規(guī)范ASTME399-72得到公式解83.9Mpa·mm1/2，查詢中國鋼院斷裂表得到24.1Mpa·mm1/2，數(shù)值解與解析解較為吻合，二維環(huán)境中Ⅰ、Ⅱ應(yīng)力因子可通過公式轉(zhuǎn)化，最終線性疊加得到工程判據(jù)138.586Mpa·mm1/2。
　　本文總結(jié)梳理了復(fù)合材料斷裂損傷領(lǐng)域理論并細(xì)致研究有限元方法的計算原理和命令程序，借助大型通用有限元軟件An

4、sys對等大反對稱作用力下二維混合模式的變化及初始損傷的穩(wěn)定、開裂、擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)進(jìn)行逐步分析，數(shù)值模型基于試驗所得應(yīng)力-應(yīng)變曲線采用多線性隨動強(qiáng)化本構(gòu)模型，并考慮大應(yīng)變幾何非線性效應(yīng)，不斷試算選擇合適的迭代載荷步以保證計算精度和良好的收斂性，計算得到起裂荷載為7.8KN，擴(kuò)展方向為-7.43°，應(yīng)力場因子以Ⅰ型為主，Ⅱ型小范圍內(nèi)正負(fù)變化，因此裂縫形態(tài)趨近于直線伴隨不規(guī)則上下跳動。做DCB拉伸劈裂試驗，試件幾何尺寸與有限元模型一致，首次擴(kuò)展的