冲击载荷下平板玻璃裂纹扩展和破坏形态的数值模拟
裂纹的萌生和扩展是计算力学领域长期存在的难点和热点,也是玻璃、岩石、混凝土等脆性材料中常见的工程实际问题.为了探究冲击载荷下平板钠钙玻璃的损伤破坏行为和细观裂纹扩展规律,分别采用单元删除法、不连续伽辽金近场动力学法(discontinuous Galerkin peridynamic,DG-PD)和无网格粒子近场动力学法(meshless peridynamic,M-PD),研究其裂纹扩展行为.单元删除法采用JH-2材料模型,同时添加最大主应力和最大主应变失效准则;DG-PD法采用节点分离操作,并施加临界能量释放率准则;M-PD法采用自编程序粒子离散方法,选择合适的计算域,并施加临界伸长率准则.模拟结果表明:(1)单元删除法可大致模拟出玻璃在冲击载荷下的损伤形貌,但在捕捉裂纹分叉和贯通等方面略显不足,未见玻璃碎片的飞溅,无法通过碎片飞溅速度评估其安全性能;(2)DG-PD法中环状裂纹和径向裂纹明显,裂纹具有很高的对称性,冲击点和边框处有大量玻璃碎片飞溅;(3)M-PD法中能捕捉到径向裂纹和环向裂纹,且裂纹的对称性较好,近场域和冲击速度对平板玻璃的动态响应有着重要的影响,就损伤形态而言,M-PD法和DG-PD法具有很高的一致性.
冲击荷载、平板玻璃、裂纹扩展、单元删除法、近场动力学、无网格法
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O346.1;O521.2(固体力学)
国家自然科学基金11972244
2022-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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