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    CAE咨询 / Data Area

    12年的专业CAE咨询服务经验,超过1000个项目的丰富经验积累。

    概述

    发布时间:2014-01-02

    浏览次数:

    • 1. 损伤力学及其特点
      复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料,它既能保留原组分材料的主要特色,又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联,从而获得新的优越性能,与一般材料的简单混合有本质的区别。
      损伤理论的研究方法之一,是连续介质力学的唯象方法。它是以材料的表观现象为依据,建立与损伤耦合的力学分析模型,通过力学和数学的分析与计算,获得所需的数值结果。国内外许多学者将材料中存在的微缺陷理解为连续的变量场(损伤场),用连续介质力学的概念和方法研究微缺陷的发展及其对材料力学能的影响,由此形成的损伤力学,有时又称为连续损伤力学。如前所述,物体内存在的损伤(微缺陷),可以理解为一种连续的场变量,它和应力、应变场以及温度场的慨念相类似。所以在分析时首先应在物体内某点处选取“体积元”,一并假定该体积元内的应力、应变以及损伤都是均匀分布的。
      这样就能在连续介质力学的框架内对损伤及其对材料力学性能的影响作系统的处理。其过程一般可分为以下四个阶段:(1)选择合适的损伤变量;(2)建立损伤演变方程;(3)建立考虑材料损伤的本构关系,这种包含了损伤变量的本构关系,即损伤本构关系或损伤本构方程,在耦合计算中占有重要地位,起着关键或核心的作用;(4)根据初始条件(包含初始损伤)和边界条件求解材料各点的应力、应变和损伤值。
      2.断裂力学及其特点
      材料断裂行为的理论依据断裂力学作为研究作为一门真正的学科是从1957年G.R.Irwin提出应力强度因子开始的。其发展异常迅速,是目前固体力学中最活跃的的一个分支,对于诸如金属物理,冶金学,材料科学及航空,机械,建筑和地震工程等工程技术部门都产生了巨大的影响,显示出了它强大的生命力,并被广泛地用来解决各种工程实际问题。在国内外有不少应用断裂力学颇为成功的例子,有不少国家和部门甚至已根据断裂力学来制定设计标准和验收规范了。
      由于线弹性断裂力学是建立在线弹性力学基础上的,所以对于工程中大量使用的诸如中、低碳钢等具有较好塑性的材料并不适合,因为这些材料在裂纹发生扩展前,在裂纹前缘将出现一个较大的塑性区。此塑性区的尺寸甚至超过了裂纹的本身尺寸,有时候甚至达到整体屈服。如果在裂纹扩展前,其前缘的塑性区尺寸已达到或者接近裂纹本身尺寸,那么在断裂力学中就将其划到大范围屈服断裂范畴。如果在裂纹扩展前已发展到整体屈服了的情况,那就属于全面屈服断裂范畴了。对于这种大范围屈服断裂或全面屈服断裂问题就不能采用线性弹性来进行分析了,必须代之以弹塑性断裂力学。
      弹塑性断裂力学和线弹性断裂力学不同,它以弹塑性力学为基础。和线弹性力学相比弹塑性断裂力学在理论上要困难的多,也更加不成熟,近几十年来,在这方面展开了大量的研究工作。目前用于弹塑性断裂力学研究的最主要方法是J积分法和COD法。
      由能量守恒与断裂判据现代断裂力学能以裂纹尖端区域为研究对象,找到表征裂纹尖端扩展强度的参量。但在20世纪50年代以前,学者们仅能用能量的观点建立带裂纹构件断裂判据(利用整体的能量变化研究局部裂纹)能量守恒定律建立的断裂判据——经典的断裂理论。Griffith能量释放观点:裂纹扩展过程中,裂纹尖端区释放出来的能量全部用来形成新的裂纹面积。这里应注意到这样的一个事实,一块受应力作用的平板,具有裂纹后,该裂纹就有扩展的趋势。能量释放率G是指裂纹由某一端点向前扩展一个单位长度时,平板每单位厚度所释放出来的能量。 

       

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