在人類社會的發(fā)展歷程以及工程實踐中,金屬材料在人類工業(yè)的發(fā)展和社會的持續(xù)進步方面扮演極其重要的角色,因此對于最為廣泛應(yīng)用的金屬材料的力學(xué)性能研究就變得非常有必要和富有意義。本文主要對2A12T4鋁合金材料的緊湊拉伸（CT）試件的斷裂行為進行研究,基于數(shù)字散斑法以及傳統(tǒng)的一些實驗手段對CT試件進行研究,分別利用Instron萬能試驗機以及Hopkinson拉桿動態(tài)加載裝置對鋁合金CT試件的準(zhǔn)靜態(tài)以及動態(tài)斷裂行為進行了實驗研究,研究了影響斷裂韌性的一些因素。同時結(jié)合有限元仿真的方法對動態(tài)斷裂過程進行研究分析,采用擴展有限元法研究了外部載荷對CT試件裂紋起裂、動態(tài)斷裂韌性以及裂紋擴展的影響。本文主要工作內(nèi)容如下:1.利用萬能試驗機對2A12T4鋁合金拉伸試件進行準(zhǔn)靜態(tài)加載,測得其基本靜力學(xué)參數(shù),為之后的試驗以及數(shù)值仿真提供依據(jù)和數(shù)值參考�；跀�(shù)字散斑方法對CT試件進行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸實驗,對比國標(biāo)法計算得到的斷裂韌性數(shù)值,驗證數(shù)字散斑法在解決準(zhǔn)靜態(tài)斷裂問題中良好的可靠性。之后通過試驗研究了裂紋加工方式對準(zhǔn)靜態(tài)斷裂韌性的影響,并對影響原因進行分析。2.基于Hopkinson拉桿實驗裝置對CT試件進行... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

撞擊引起的一維應(yīng)力波的傳播

第2章基本理論92.1.2彈性桿的共軸撞擊分離式霍普金森壓桿裝置加載原理同上文所述一維應(yīng)力波理論一致，歸根結(jié)底是通過兩彈性加載桿之間相互撞擊，即如圖2.3所示,一長度為L的撞.擊桿從左向右運動直至到撞擊靜止入射桿左端部，其入射的運動速度為0V，兩個加載桿的材料參數(shù)均如圖所示。圖2.3彈性桿的共軸撞擊在撞擊發(fā)生后，在撞擊面處會產(chǎn)生應(yīng)力波，之后分別傳入兩桿。撞擊后撞擊面質(zhì)點速度則有：stiV=V(2-10)又根據(jù)牛頓第三定律，撞擊桿和入射桿兩個撞擊表面的受力情況為：ststiiσA=σA(2-11)由式（2-9）得：0C(VV)ACVststststiiiiρ=ρA(2-12)結(jié)合以上兩式，可以分別解出兩桿中的質(zhì)點速度如下所示：0CVAVVCCAstststistiiistststAρρρ==+(2-13)同樣的，兩桿中質(zhì)點的軸向應(yīng)力分別為：000CVACVAC(V)CCCACCAstststiiistststststiiistststiiistststAAρρσρρρρρρ==++(2-14)0VAAstststiiiiiistststcccAcρσρρρ=+(2-15)由于波阻抗的大小同介質(zhì)材料的類型以及桿件橫截面的面積相關(guān)，在以上兩個因素一樣的情況下，其波阻抗也相等，因而可以根據(jù)這一特點將以上三式變?yōu)椋?1vV2istv==(2-16)

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文10001V2stiσ=σ=ρc(2-17)由此可見，入射桿中向右傳播的應(yīng)力波脈沖大小和速度關(guān)系具有正相關(guān)的特點。圖2.4所示，當(dāng)00<t<L/C時，撞擊.桿中的應(yīng).力波依然在向左傳播；當(dāng)0t=L/C時，應(yīng)力波到達撞擊桿的左端面，此時在撞擊桿的左.端自由端面產(chǎn)生一個卸.載波并且向右傳播；當(dāng)00L/C<t<2L/C時，其中向左傳播的應(yīng)力波與向右傳播的卸..載波在撞擊桿中相遇并發(fā)生疊加，疊加之后的效果就是當(dāng)t=2L/C0時，整個撞擊桿內(nèi)的應(yīng)力和速度變?yōu)榱悖藭r，撞擊桿和入射桿之間并沒有相互作用力。D!a#aσσ(?5δ圖2.4撞擊桿中應(yīng)力波傳播示意圖入射桿中向右傳播的應(yīng)力脈沖的時間與應(yīng)力波在撞擊桿內(nèi)往返一次的時間是相等的，可以表示為：02CLτ=(2-18)由式(2-17)和式(2-18)可以得到：兩彈性桿發(fā)生共.軸撞擊，在波阻抗相同時，撞擊后將產(chǎn)生速度為C0的右.行應(yīng)力波，撞擊速度決定波的應(yīng)力幅.值，同時，波長由撞擊桿軸向長度決定。2.1.3應(yīng)力波在彈性介質(zhì)界面的反射和透射如圖2.5所示，彈性應(yīng)力波由.左向由傳播，穿過兩種不同介.質(zhì)的界面，其中應(yīng)力波幅值是ΔσⅠ，兩種介質(zhì)阻.抗分別為00(ρc)Ⅰ和00(ρc)Ⅱ，同時在異種介質(zhì)分界.面處會產(chǎn).生傳播方向相反的反射波和透射波。假定兩介質(zhì)由固結(jié)界面隔開，即該分界面能夠承受拉壓應(yīng)力，由牛.頓運動定律F=ma和連續(xù)性假設(shè)可知，位于反射波和透射波前后質(zhì)點的速度以及應(yīng)力是相同的。因此根據(jù)該特征，將入射波、反射波和透射波應(yīng)力在撞擊發(fā)生前后變化分別用iΔσ、rΔσ、tΔσ表述，用(j=i,r,t)來表示質(zhì)點速度的變化，可得：


本文編號：3002493