基于离散元法分析增韧陶瓷圆环的动态膨胀碎裂

摘要

为研究高强度高脆性陶瓷的冲击拉伸断(碎)裂问题,开展了材料动态膨胀碎裂数值模拟研究.基于离散元方法,应用平节理接触模型分析高应变率下增韧陶瓷圆环的自由膨胀运动,获得了圆环膨胀碎裂过程中颗粒运动速度和系统能量的变化规律.结果表明:圆环断裂之前,以中层颗粒为基准,内层颗粒的径向速度呈现出增大的跳动,外层颗粒的径向速度显示出减小的跳动,这种跳动与陶瓷圆环的刚性有关,与初始加载速度无关;圆环断裂时刻,圆环内产生卸载波,同时伴随着应变能释放,导致圆环内层颗粒出现径向速度减小的跳动,外层颗粒径向速度则出现速度增大的跳动,这种速度跳跃现象将有助于实验中确定圆环的初始脆性断裂时刻;陶瓷圆环碎片的平均尺寸随应变率增加而减小,与文献[17-18]理论模型结果吻合较好.