含预制裂纹陶瓷圆盘劈裂破坏的离散元模拟

摘要：

为研究氧化铝陶瓷在冲击载荷作用下的裂纹演化过程,对平台圆盘陶瓷开展动态巴西劈裂的离散元数值计算研究.利用离散元颗粒流软件建立陶瓷试件冲击加载实验的数值计算模型,分析了不同倾角(预制裂纹与加载方向的夹角)的试件在冲击载荷下的裂纹演化过程和破坏形式,并结合复合型裂纹尖端的应力场分布分析了翼型裂纹起裂和扩展规律.研究结果表明:平台圆盘试件的裂纹首先产生于中心部位,之后次生裂纹从圆盘边缘处萌生扩展,试件最终呈现拉伸破坏模式;离散元模拟结果与基于分离式霍普金森压杆装置的动态巴西劈裂的实验现象吻合;预制裂纹倾角为 0°～60°时,改变倾角可以产生介于Ⅰ型与Ⅱ型裂纹之间的复合型裂纹,试件上主裂纹从预制裂纹尖端处成核扩展,表现为翼型裂纹扩展类型(扩展的曲率逐渐趋于零);试件裂纹的起裂角度随着预制裂纹倾角的增加而增大,起裂应力呈现先降低后升高的趋势;当预制裂纹倾角为 30°时,试件最易发生开裂.

关键词：氧化铝陶瓷、动态响应、预制裂纹、离散元、翼型裂纹

所属期刊栏目：37

分类号：O347;O346.1(固体力学)

资助基金：国家自然科学基金12072028

在线出版日期：2023-11-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：124-134