基于3D-ILC超声场致脆性固体单内裂纹扩展规律研究

摘要：

为揭示超声场(UF)作用下脆性固体裂纹扩展贯通等特性演变,首次引入3D-ILC技术,开展含有内裂纹脆性固体的UF试验,揭示不同激励时长及不同超声功率下的裂纹扩展及试样破坏过程规律.通过分析断口特征揭示超声致裂物理机制,基于Paris疲劳理论开展数值模拟,得到不同超声参数下的内裂纹扩展路径,并与试验结果对比验证.结果 表明:(1) 3D-ILC有效性得到了证明,为UF的研究提供了一个有力工具.(2) UF下裂纹沿尖端方向扩展,断口存在贝纹线特征,局部存在粉末,判断UF物理机制包含超高周/高周疲劳断裂、裂纹面摩擦、温度荷载.(3)超声波对固体作用集中在原预制裂纹面,完整区域未出现损伤,可认为超声作用具备高度的“裂纹敏感性”.(4)裂纹扩展程度与超声作用时间、超声功率成正相关.(5)利用Paris疲劳模型开展UF数值模拟,裂纹扩展程度与荷载幅值和循环周次成正比,裂纹扩展路径与试验一致.3D-ILC的引入为UF的试验规律、物理机制研究提供了全新的手段,数值模拟方法得到了UF下裂纹扩展路径,与传统上以应力-应变、塑性区等目标的分析方法相比,是一个很好的补充.

关键词：岩石力学、类岩石、3D-ILC、超声疲劳、三维内裂纹、断裂力学、超高周疲劳

所属期刊栏目：39

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;江苏省自然科学基金

在线出版日期：2020-07-14（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：938-948