在格子离散元法 (LDEM) 中,不同类型的质量被视为集中在节点处并通过具有任意本构关系的一维元素连接起来。在先前对岩石样品拉伸断裂行为的研究中,已经验证了使用 LDEM 模型对非均质材料断裂进行数值预测的可行性,并且得到的结果与迄今为止可用的实验证据一致。在本文中,讨论了使用 LDEM 获得的结果。使用 LDEM 模拟一组不同尺寸的岩石样品,使其受到单调增加的简单拉伸。从 Alberto Carpinteri 提出的脆性数的角度分析了结果,以衡量所研究结构的脆性水平。实验结果和 LDEM 结果之间令人满意的相关性证实了该方法作为一种模拟准脆性材料断裂过程的数值工具的稳健性。
纤维金属层压板 (FML) 是一大类组合粘合结构,由粘合有纤维增强聚合物层的薄金属板组成 [1]。FML 的混合概念因其出色的抗疲劳性以及抗冲击、耐腐蚀等其他优异的机械特性而闻名。FML 的一种变体 Glare 由交替粘合在一起的薄铝板和玻璃纤维环氧层制成,已在空客 A380 上大规模用作机身蒙皮和尾翼前缘蒙皮材料。与单片金属板相比,FML 的优异疲劳性能归因于完整纤维在疲劳裂纹尖端后提供的桥接机制,如图所示。1。抗疲劳纤维保持完整,并抑制金属层中裂纹的张开,从而使载荷从开裂的金属层转移到桥接纤维。这种桥接机制显著增强了金属层对疲劳裂纹扩展的抵抗力,因为它降低了裂纹尖端的应力严重程度。同时,由于开裂的金属层和桥接纤维之间以剪切形式循环传递载荷,在复合材料/金属界面处发生分层,这是 FML 中的一种伴随失效机制 [2] 。FML 中显著改善的抗疲劳性和失效机制非常具有代表性,是广泛应用于各个工程领域的一般组合胶接结构中的代表。组合粘合结构提供的定制裂纹延迟功能通常用于航空航天工业的安全关键结构 [4,5] 。冗余负载路径和损伤阻止功能,例如机身撕裂带、疲劳裂纹延迟器 [6,7] 和裂纹阻止器 [8] ,最好通过粘合剂粘合到蒙皮板上,以减缓疲劳裂纹扩展,并允许定期检查以检测疲劳裂纹。组合结构的这些功能与适航法规推荐的损伤容限设计理念相得益彰。通常采用粘合技术而不是机械紧固来向蒙皮板添加额外的负载路径,以避免与紧固过程相关的应力集中和高成本 [5] 。粘合剂粘接解决方案还提供了隔离特定结构元件损坏的机会 [5] 。此外,含有裂纹的薄壁金属飞机结构通常通过将复合材料补片粘合到
申请人应具有机械工程、航空航天工程、船舶与海洋工程、土木工程和材料科学等专业的学士学位。具有硕士学位的研究生优先考虑。在以下领域有研究经验者将有很大优势:复合材料(制造/测试/分析)、FEA 模拟(使用 Abaqus/Ansys/LS-Dyna/COMSOL/内部代码)、科学编码(数值算法、网格生成、数据可视化等)
J � � 平面应变 J 积分断裂韧性,MPa m K 应力强度因子(模式 I),MPa m ��� K � 临界断裂韧性,MPa m ��� K � 弹性应力强度因子,MPa m ��� K � 弹性或弹性 — 塑性应力强度因子,MPa m ��� K � � 平面应变断裂韧性,MPa m ��� K � 基于 J 积分的等效 K,MPa m ��� K ��� 最大应力强度因子,MPa m ��� K ��� 最小应力强度因子,MPa m ��� K � 裂纹尖端张开应力强度因子,MPa m ��� K � 弹性 — 塑性应力强度因子,MPam ��� K � 弹性应力集中因子 K � 弹性 — 塑性应力集中因子 K � 弹性 — 塑性应变集中因子 N 载荷循环次数 N � 失效前的载荷循环次数 P �� 裂纹尖端张开载荷,N P ��� 最大施加载荷,N r 孔或缺口尖端半径,mm R 应力比 ( S ��� / S ��� ) S 施加应力,MPa S �� 裂纹尖端张开应力,MPa S ��� 最大施加应力,MPa S ��� 最小施加应力,MPa S �� TWIST 中的平均飞行应力,MPa S � � 一克飞行应力,MPa t � 沿 � 轮廓的牵引力,MPa ¹ � 裂纹扩展速率数据的转变 (i " 1 至 4) ¹ * 裂纹尖端周围的轮廓积分,MPa m u � 沿 � 轮廓的位移,mm » 裂纹尖端区域周围的材料体积,mm �
纤维金属层压板 (FML) 是组合粘合结构大家族中的一员,由薄金属板和纤维增强聚合物层粘合而成 [1]。FML 的混合概念因其卓越的抗疲劳性能以及抗冲击、耐腐蚀等优异的机械特性而闻名。FML 的一种变体 Glare 由交替粘合在一起的薄铝板和玻璃纤维环氧层制成,已被大规模用作空客 A380 的机身蒙皮和尾翼前缘蒙皮材料。与整体式金属板相比,FML 的卓越疲劳性能归因于疲劳裂纹尖端尾流中完整纤维提供的桥接机制,如图 1 所示。抗疲劳纤维保持完整并抑制金属层中裂纹的张开,从而使载荷从破裂的金属层转移到桥接纤维。这种桥接机制显著提高了金属层对疲劳裂纹扩展的抵抗力,因为它降低了裂纹尖端的应力严重程度。同时,由于开裂的金属层和桥接纤维之间以剪切形式传递的循环载荷,在复合材料/金属界面处发生了分层,这是 FML 中的一种伴随失效机制 [2] 。FML 中显著改善的抗疲劳性以及失效机制非常具有代表性,在一般组合结构中非常具有代表性
目录 页码 1.0 化学成分和机械性能 1.1 简介 5 1.2 测试结果 6 2.0 疲劳裂纹扩展速率表征 2.1 简介 7 2.2 测试设备 7 2.3 样品制备 10 2.4 测试程序 11 2.5 测试结果与讨论 12 3.0 非线性断裂韧性表征 3.1 简介 42 3.2 测试设备 42 3.3 样品制备 43 3.4 测试程序 44 3.5 测试结果与讨论 44 表格列表 表 1.2.1 化学分析摘要 5 表 1.2.2 机械性能摘要 6 表 2.5.1 使用恢复力模型估计 K 残余 15 表 2.5.2 疲劳裂纹扩展测试条件和结果摘要 16 表 3.5.1 断裂韧性测试条件和结果摘要45 附图列表 图 2.2.1 试验设备和试验装置的照片(实验室空气环境) 8 图 2.2.2 试验设备和试验装置的照片(海水环境) 9 图 2.3.1 疲劳裂纹扩展速率试验的 C(T) 样品图 10 图 2.5.1 FCGR 响应比较实验室空气中 5083-H321 合金的重复试验结果。18 图 2.5.2 FCGR 响应比较实验室空气中 5086-H116 合金的重复试验结果。19 图 2.5.3 FCGR 响应比较实验室空气中 5383-H116 合金的重复试验结果。20 图 2.5.4 FCGR 响应比较海水中 5083-H321 合金的重复试验结果。21 图 2.5.5 FCGR 响应比较 5086-H116 合金在海水中的重复测试结果。22 图 2.5.6 FCGR 响应比较 5383-H116 合金在海水中的重复测试结果。23
包含 1986 年 10 月 6 日至 8 日在田纳西州诺克斯维尔举行的第三届非线性断裂力学国际研讨会上发表的论文。ASTM 断裂测试委员会 E-24 赞助了此次活动。时间相关断裂研讨会部分的联合主席是佐治亚理工学院的 A. Saxena 和宾夕法尼亚大学的 JL Bassani。这两位与田纳西大学的 JD Landes 一起担任本出版物的编辑。
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本文件包含两种船用钢 EH36 和 HSLA 80 的延性-脆性过渡区断裂的实验和分析研究结果。文中给出了使用不同应变速率的拉伸、夏比和断裂韧性试验结果。断裂韧性通过 J 积分和裂纹尖端张开位移 (CTOD) 来量化。弹塑性有限元分析与局部失效准则相结合,推导出过渡区 J 和 CTOD 试验的尺寸极限。通过实验和分析探索了 J 和 CTOD 之间的关系。理论夏比断裂韧性关系用于预测钢的 CTOD 过渡曲线。对多种钢的夏比和 CTOD 转变温度进行了比较。