考虑微裂纹损伤的脆性材料力学性能数值仿真研究

摘要

本文以陶瓷类脆性材料为研究对象,建立单条直线型中心斜裂纹的陶瓷材料单轴压缩离散元模型,研究单轴压缩过程中中心斜裂纹的断裂角及微裂纹扩展方向,并分析微裂纹在单轴压缩情况下的扩展及材料的断裂破坏模式;在建立多条随机微裂纹单轴压缩离散元模型的基础上,结合微裂纹数量、长度等变量建立裂纹密度函数,并通过记录加载过程中的应力应变关系及其他相关数据,研究微裂纹密度函数对脆性材料力学性能的影响.通过离散元建立了单条直线型中心斜裂纹单轴压缩模型，通过加载，斜裂纹的断裂角出现在70°左右，而当斜裂纹处于32°-35°时，样品处在临界破裂点，由此可知，仿真结果与最大周向应力理论相符。在建立多条随机微裂纹单轴压缩离散元模型的基础上，结合微裂纹数量、长度等变量建立裂纹密度函数。随着裂纹密度的增加，样品的力学性能严重下降。