论文部分内容阅读
实验和工程实践表明大部分零部件在其使用期限内都存在裂纹，裂纹在环境和载荷作用下会扩展，从而会降低结构的安全性，使结构完整性下降甚至功能完全丧失，或造成灾难性事故。而在工程实际中裂纹往往出现在边界条件比较复杂的地方，利用有限元分析裂纹尖端断裂参量就变得费时费力，有时候还会碰到问题。因此，发展测量带裂纹构件断裂参量的数字散斑相关方法，对建立监测裂纹扩展和对结构安全分析的现场即时评估系统具有十分重要的意义。 本文分别利用数字散斑相关法(DSCM)和ABAQUS有限元数值分析软件测量计算紧凑拉伸试件和三点弯曲试件Ⅰ型裂纹的断裂参量，即断裂驱动力J积分和裂纹约束参数A2，并将DSCM实验的计算结果与有限元分析进行比较，以验证用DSCM测量断裂参量的适用性。 首先利用MTS实验机对紧凑拉伸试件和三点弯曲试件做断裂测试实验，利用DSCM图像采集软件(Vic-Snap)采集加载前后的散斑图，并利用二维DSCM图像分析软件(Vic-2D)对图像进行分析计算，得到裂纹尖端区域的位移，应力和应变场。然后编写MATLAB程序，由J积分定义公式在裂纹尖端区域围道上进行积分得到J积分值，并根据弹塑性裂纹尖端场的J-A2三项解通过在裂纹前沿位移匹配得到约束参数A2。最后建立上述实验用的限元模型，利用ABAQUS软件分析试件的断裂参量J积分，同样通过位移匹配计算约束参数A2。 分析结果表明:用DSCM实测得到的断裂参量（即J，A2）与有限元分析得到的结果吻合较好，DSCM在测量断裂参量上适用。 论文研究结果扩展了断裂参量的测量方法，同时对含裂纹构件的完整性评估也有重要的意义。