岩石材料内部特征尺度对裂纹扩展机制的影响

为考察岩石材料细观结构特征对于裂纹扩展机制的影响,首先借助偏光显微镜和SEM观测了3类岩石材料中材料内部组织结构,分析了各自非均质程度和晶粒大小关系。之后,对3类岩石的带I型初始裂纹的3点弯曲试样进行了落重冲击试验,同时采用高速摄影获得了不同裂纹速度下的裂纹扩展形态。将这些结果对照分析,研究了3类岩石中裂纹扩展过程与各自材料组织结构的非均质程度和晶粒大小的关系,得出初步结论:组织结构内部特征尺度越大,动态裂纹所能达到的终极速度就相对越小。反之亦然。

基于微态方法的耦合韧性损伤的弹塑性本构模型

基于广义连续介质力学提出了一个热力学一致性的耦合微态韧性损伤的弹塑性本构模型。该模型遵循Forest的微态方法,在有限变形中提出引入额外的微态损伤因子及其一阶梯度以考虑材料的内部特征尺度。通过广义虚功原理得到了微态损伤的补充控制方程,对亥姆霍兹自由能进行扩展,得到了新的包含微态损伤变量的损伤能量释放率,在微态损伤的正则化作用下,采用隐式迭代更新局部损伤和应力等状态变量。基于Galerkin加权余量法,推导了以传统位移和微态损伤为基本未知量的有限元列式。利用该数值模型,对DP1000材料的单向拉伸实验和十字形零件的冲压实验进行了应变局部化与材料断裂的有限元分析。结果表明,该微态弹塑性损伤模型可以得到一致的有限元模拟响应曲线并收敛到实验曲线,从而避免发生网格依赖性问题。

半无限大复合材料线性载荷的非局部理论解

用非局部线弹性理论，研究了正交各向异性半无限大复合材料的线性分布载荷作用问题，并计算出应力场和位移场的非局部理论解．结果证明：当考虑微结构的相互作用时，非局部应力的解答在集中力作用下的奇异性不存在；当内部特征尺度趋于零时，应力场的非局部解答即为经典解答，而位移场与经典解相一致．

半无限介质受线性载荷作用的非局部理论解

用非局部线弹性理论研究半无限介质承受线性分布载荷作用的问题,并计算出应力场的非局部理论解。结果表明,当考虑微结构的相互作用时,非局部应力的解答在集中力作用处的奇异性不存在;当内部特征尺度趋于零时,应力场的非局部解答即为经典解答。