基于ABAQUS軟件的PMMA材料裂紋及其擴(kuò)展研究.pdf

1、帶孔的零部件在工程結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用，裝配時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力集中、接觸作用往往使孔邊產(chǎn)生裂紋。PMMA又稱有機(jī)玻璃，是目前性能最優(yōu)良的透明高分子材料，其機(jī)械強(qiáng)度、抗拉伸和抗沖擊強(qiáng)度均高于普通玻璃。并且，相對(duì)于同尺寸的普通玻璃材料，PMMA的質(zhì)量可以降低一半以上。與此同時(shí)，PMMA還具有卓越的加工性能，在航空、機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。因此，為保證工程結(jié)構(gòu)安全，充分合理地利用材料，探討孔邊裂紋的產(chǎn)生及其擴(kuò)展情況具有重要意義。
　　論文以P

2、MMA為研究對(duì)象，對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子、裂紋擴(kuò)展以及止裂等問題進(jìn)行研究。首先，本文闡述了擴(kuò)展有限元的基本理論，分析不同類型的判斷準(zhǔn)則，并著重介紹其中的兩種:應(yīng)力強(qiáng)度因子判斷準(zhǔn)則和最大主應(yīng)力判斷準(zhǔn)則。此外，基于ABAQUS平臺(tái)，采用XFEM模擬試件在靜態(tài)載荷下的裂紋狀態(tài)，以此驗(yàn)證ABAQUS在模擬裂紋時(shí)的可靠性。
　　其次，研究了預(yù)裂紋長度、圓孔半徑、試件寬度和圓孔位置對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。在靜態(tài)載荷下，通過在裂紋尖端設(shè)置止裂孔，研究止裂

3、孔對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響。
　　再者，本文基于分離式霍普金森桿，通過實(shí)驗(yàn)和仿真分別研究了含圓孔PMMA板的單邊裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展問題，將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證仿真模型的有效性。在此基礎(chǔ)上，分析圓孔半徑、預(yù)裂紋長度、止裂孔半徑和止裂孔圓心與裂尖豎直位移對(duì)裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展的影響。
　　最后，本文將上述研究拓展到鳥撞風(fēng)擋的工程實(shí)際中，在傳統(tǒng)鳥撞仿真中引入裂紋的失效模式，研究風(fēng)擋的變形以及裂紋的萌生和擴(kuò)展。
　　研究結(jié)果表明，靜態(tài)