玻璃鋼錨桿拉伸及固化過程細觀力學數(shù)值模擬研究.pdf

1、在玻璃鋼錨桿中，纖維是載荷的主要承擔者，桿體受拉纖維斷裂失效后，在斷點發(fā)生纖維脫粘和桿體裂紋擴展是兩種主要破壞形式。另外，玻璃鋼錨桿生產(chǎn)中，經(jīng)歷由高溫到低溫的固化過程，產(chǎn)生熱殘余應力也是不可避免的。本文主要對玻璃鋼錨桿拉伸過程中，纖維拉脫、桿體裂紋擴展兩種破壞失效形式以及玻璃鋼錨桿桿體在固化過程中的熱殘余應力分布進行了數(shù)值模擬。本論文所進行的數(shù)值模擬是采用通用有限元模擬軟件ANSYS與自主開發(fā)程序相結合的方法，以玻璃鋼錨桿的尺寸為基礎建

2、立初始條件、邊界條件、失效準則、材料和狀態(tài)方程來進行。本研究主要內容包括：
　?、艑胃w維拉脫模擬分析了理想界面、不同界面層厚度和不同界面層彈性模量對單根纖維拉脫的影響。研究結果表明：在單根纖維拉脫過程中，下端脫粘點和上端面都會出現(xiàn)應力集中，且下端脫粘點的應力集中范圍和程度要大于上端面。適當增加界面層厚度、減小界面層的彈性模量，界面上應力分布更均勻，有利于減少應力集中的范圍和程度，界面產(chǎn)生塑性變形的能力增大，界面脫粘載荷增大，從

3、而可以避免桿體發(fā)生脆性破壞，提高其強度和韌性。
　?、茖U體裂紋擴展模擬分析了纖維斷裂后裂紋擴展的模式和界面強度對損傷演化發(fā)展的規(guī)律。研究結果表明：強界面情況下，纖維斷點處產(chǎn)生的裂紋沿垂直于纖維軸向的基體中擴展，纖維上應力迅速增大，纖維上容易出現(xiàn)應力集中，材料往往出現(xiàn)脆性破壞，但已斷纖維和鄰近纖維上的應力都會迅速恢復；弱界面情況下，纖維斷點處產(chǎn)生的裂紋在已斷纖維和其鄰近基體的界面上沿纖維軸向進行擴展，界面脫粘，鄰近纖維上應力集中的

4、范圍和程度都比較小，材料表現(xiàn)出較好的韌性，已斷纖維和鄰近纖維上的應力恢復得慢；在中等界面的情況下，纖維斷點處產(chǎn)生既會發(fā)生纖維脫粘也會發(fā)生裂紋擴展，使材料既能保持一定的強度，又表現(xiàn)出一定的韌性。
　?、菍袒^程中桿體中熱殘余應力分布模擬分析了固化溫度、纖維彈性模量、基體彈性模量、纖維體積分數(shù)和界面層彈性模量等工藝參數(shù)對玻璃鋼錨桿桿體中熱殘余應力分布的影響規(guī)律。研究結果表明：固化溫度升高，纖維彈性模量增大，基體彈性模量增大，纖維體積