基于扩展有限元法的重组竹Ⅰ型断裂数值模拟分析

编号 zgly0001716703

文献类型 期刊论文

文献题名 基于扩展有限元法的重组竹Ⅰ型断裂数值模拟分析

作者 刘明凯  周爱萍  刘燕燕  盛宝璐 

作者单位 南京林业大学生物质材料国家地方联合工程研究中心 

母体文献 林业工程学报 

年卷期 2020年06期

年份 2020 

分类号 TU599  O346.1 

关键词 重组竹  扩展有限元法(XFEM)  内聚区模型  尺寸效应  断裂韧度  数值模拟 

文摘内容 重组竹作为一种高强度复合材料正被逐渐用于建筑领域,但其工艺特点决定了重组竹构件是带裂纹工作的。以ABAQUS有限元软件为平台,结合扩展有限元法(XFEM)和内聚区模型(CZM)对重组竹I型断裂进行数值模拟。三维双悬臂梁(DCB)模型采用基于牵引分离法则的内聚行为描述裂纹的启裂和扩展,得到裂纹扩展全过程的可视结果和外荷载-裂纹张开口位移曲线(P-δ曲线),并对比模拟曲线和试验曲线,考虑峰值荷载存在差异的合理性。再进一步处理荷载-位移曲线,得到裂纹扩展阻力曲线(R曲线),并通过对比R曲线再次验证了该数值方法的有效性,为工程实际应用提供参考。在此基础上,又对比了5种不同厚度和3种不同初始裂纹长度条件下的重组竹I型断裂能量释放率,分析了厚度和初始裂纹长度2种尺寸参数对重组竹断裂韧性的影响。结果表明:薄试件具有较大的断裂韧度,随着厚度增大,双悬臂构件由平面应力状态转为平面应变状态,双悬臂梁的能量释放率趋于一个恒定的较低值,其中,厚度大于40 mm的试件模拟准确度较高。对于处于平面应变状态下的双悬臂梁,其初始裂纹长度对断裂韧度的模拟结果影响较小。