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1、陶瓷、玻璃、巖石和混凝土等脆性材料,具有壓縮強(qiáng)度高、密度低等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于國(guó)防建設(shè)之中。所以它們的動(dòng)態(tài)本構(gòu)和沖擊損傷破壞規(guī)律的研究,是現(xiàn)階段沖擊動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的重要科學(xué)問(wèn)題之一。同時(shí)這一科學(xué)問(wèn)題的研究對(duì)脆性材料的變形和破壞的非線(xiàn)性效應(yīng)、體積膨脹效應(yīng)和應(yīng)變率效應(yīng)的耦合表征提出了新的挑戰(zhàn)。
本文首先從脆性材料的變形和破壞機(jī)理出發(fā),首先對(duì)脆性材料的變形及破壞的特征和細(xì)觀機(jī)理作了系統(tǒng)詳細(xì)的討論,并對(duì)脆性材料的本構(gòu)模型研究作了較為系統(tǒng)
2、和全面的回顧和總結(jié),對(duì)現(xiàn)有的各種彈塑性模型和動(dòng)態(tài)損傷本構(gòu)模型進(jìn)行了比較和評(píng)述,并對(duì)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)及-勢(shì)作了討論。
在理論方面引用翼型裂紋模型,利用能量平衡原理含裂紋體的應(yīng)變表達(dá),基于Ravichandran的工作,考慮裂紋成核和復(fù)合型裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子,由此定義損傷變量。對(duì)于不同應(yīng)力狀態(tài)下的損傷描述,分別作了詳細(xì)討論。然后從理論上研究了脆性材料單軸壓縮力學(xué)行為。說(shuō)明了,從細(xì)觀考慮微裂紋的成核與擴(kuò)展來(lái)研究脆性材料的力學(xué)行為是合
3、理的,也說(shuō)明翼型裂紋模型能真實(shí)反映材料內(nèi)部裂紋演化過(guò)程。同時(shí)還提出了一種含初始損傷脆性材料的研究方法。
對(duì)于脆性材料在沖擊壓縮載荷下的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為,基于一維有限差分程序,以陶瓷類(lèi)脆性材料為例,考慮到一維應(yīng)力下和一維應(yīng)變下脆性材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為有明顯差異,采用不同的本構(gòu)模型進(jìn)行對(duì)一維應(yīng)力波和一維應(yīng)變下高速?zèng)_擊下平板撞擊進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)于一維應(yīng)力狀態(tài)下,采用微裂紋損傷的動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型進(jìn)行模擬;對(duì)于一維應(yīng)變下,基于陶瓷類(lèi)脆性材料經(jīng)驗(yàn)
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