發(fā)布時間：2018-12-26 14:46

【摘要】：顆粒材料在沖擊載荷作用下的動態(tài)力學行為是學術(shù)界關(guān)注的熱點問題.新近問世的近場動力學(peridynamics)理論將材料視為由大量有限體積和有限質(zhì)量的物質(zhì)點組成,基于非連續(xù)性和非局部作用假定建模,建立空間積分形式的運動方程,自然適應(yīng)于顆粒材料動態(tài)力學行為的描述與分析.發(fā)展了描述顆粒間接觸作用的物質(zhì)點尺度的排斥力模型,考慮近場動力學方法中非局部長程力特征,改進了近場動力學中的初始微觀彈脆性(prototype microelastic brittle,PMB)模型的本構(gòu)力函數(shù),并消除了原PMB模型中存在的"邊界效應(yīng)"問題.計算分析了沖擊載荷作用下碳化鎢陶瓷顆粒體系的動態(tài)力學響應(yīng),得到了不同沖擊速度下顆粒體系的沖擊波速,PD計算結(jié)果與試驗結(jié)果高度一致;通過顆粒物質(zhì)點尺度作用描述單顆粒尺度的接觸作用,很好地再現(xiàn)了顆粒的轉(zhuǎn)動與平動、顆粒擠壓變形以及顆粒破碎等現(xiàn)象;剛性沖擊板附近同時存在嚴重的顆粒破碎與輕微的顆粒損傷,遠離沖擊板的部分顆粒出現(xiàn)破損,且顆粒破碎主要是由顆粒間擠壓、碰撞以及相對滑動剪切作用造成的.研究結(jié)果表明,所發(fā)展的計算模型和分析方法能很好地反映顆粒材料動態(tài)力學行為,具有廣泛的應(yīng)用價值.
[Abstract]:The dynamic mechanical behavior of granular materials under impact loads is a hot issue in academic circles. The recently developed (peridynamics) theory of near-field dynamics regards materials as consisting of a large number of points of matter of finite volume and finite mass. Based on the assumption of discontinuity and nonlocal interaction, the equations of motion in the form of spatial integral are established. It is naturally adapted to the description and analysis of dynamic mechanical behavior of granular materials. The repulsive force model at point scale for describing the contact between particles is developed. The constitutive force function of the initial microscopic elastic-brittle (prototype microelastic brittle,PMB) model in near-field dynamics is improved by taking into account the non-local long term force characteristics of the near-field dynamic method. The "boundary effect" problem in the original PMB model is eliminated. The dynamic mechanical response of tungsten carbide ceramic particle system under impact load is calculated and analyzed. The shock wave velocity of the particle system under different impact velocities is obtained. The calculated results of PD are in good agreement with the experimental results. The particle size function is used to describe the contact action of single particle scale, which can well reproduce the phenomena of particle rotation and translational motion, particle extrusion deformation and particle breakage. There are serious particle breakage and slight particle damage in the vicinity of rigid impact plate, and some particles far away from the impact plate are damaged, and the particle breakage is mainly caused by squeezing between particles, collision and relative sliding shear. The results show that the developed computational models and analytical methods can well reflect the dynamic mechanical behavior of granular materials and have wide application value.
【作者單位】： 河海大學力學與材料學院工程力學系;
【基金】：國家自然科學基金(11372099,11132003,51179064) 江蘇省自然科學基金(BK20151493)資助項目
【分類號】：O347.7

【參考文獻】

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本文編號：2392271