基于数字散斑方法的CT试件动态断裂行为研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于数字散斑方法的CT试件动态断裂行为研究硕士研究生：郭孟甫指导教师：邹广平教授学科、专业：力学论文主审人：杨丽红副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文基于数字散斑方法的CT试件动态断裂行为研究硕士研究生：郭孟甫指导教师：邹广平教授学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfort

2、heDegreeofM.EngResearchonDynamicFractureBehaviorofCTSpecimenbasedontheDigitalSpeckleCorrelationMethodCandidate:GuoMengfuSupervisor:Prof.ZouGuangpingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDateofSubmission:Jan.,2018DateofOralExamination:Mar.,2018Univ

3、ersity:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位

4、期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于数字散斑方法的C

5、T试件动态断裂行为研究摘要在人类社会的发展历程以及工程实践中,金属材料在人类工业的发展和社会的持续进步方面扮演极其重要的角色，因此对于最为广泛应用的金属材料的力学性能研究就变得非常有必要和富有意义。本文主要对2A12T4铝合金材料的紧凑拉伸（CT）试件的断裂行为进行研究，基于数字散斑法以及传统的一些实验手段对CT试件进行研究，分别利用Instron万能试验机以及Hopkinson拉杆动态加载装置对铝合金CT试件的准静态以及动态断裂行为进行了实验研究，研究了影响断裂韧性的一些因素。同时结合有限元仿真的方法对动态断裂过程进行研究分析，采用扩展

6、有限元法研究了外部载荷对CT试件裂纹起裂、动态断裂韧性以及裂纹扩展的影响。本文主要工作内容如下：1．利用万能试验机对2A12T4铝合金拉伸试件进行准静态加载，测得其基本静力学参数，为之后的试验以及数值仿真提供依据和数值参考。基于数字散斑方法对CT试件进行准静态拉伸实验，对比国标法计算得到的断裂韧性数值，验证数字散斑法在解决准静态断裂问题中良好的可靠性。之后通过试验研究了裂纹加工方式对准静态断裂韧性的影响，并对影响原因进行分析。2．基于Hopkinson拉杆实验装置对CT试件进行动态拉伸实验，分别采用应变片法和数字散斑法计算试件的动态断裂韧

7、性，对比验证数字散斑法在解决动态断裂问题中的准确性。之后对试件尺寸以及加载圆孔位置对动态断裂韧性的影响进行了研究，得到试件的尺寸对于试件平面应变状态的影响。3．利用有限元软件ABAQUS对动态断裂过程进行数值仿真，首先验证了裂纹尖端J积分路径无关性以及一维应力波理论的必要前提。分别利用围线积分法和扩展有限元法计算CT试件的动态断裂韧性，观察断裂过程的应力平衡以及裂纹的扩展过程。4．通过改变加载应力波的幅值，保持CT试件尺寸，裂纹形式以及加载速率等其他因素不变的条件下进行仿真，仍旧采取扩展有限元法研究不同加载应力波对于CT试件起裂以及裂纹扩

8、展的影响，得到试件的起裂时间以及动态断裂韧性的变化规律。关键词：动态断裂韧性；数字散斑方法；霍普金森拉杆；紧凑拉伸试件；数值仿真I哈尔滨工程大学硕士学位论文ABSTRACTMetalmater