三维非均匀脆性材料破坏过程的数值模拟

摘要

采用有限元方法模拟了三维非均匀固体材料的宏观等效力学性质和破坏过程.首先采用格形(1attice)方法把试件离散成三维均匀网格,在每个单元格中将材料按照均匀处理,根据给定的统计规则来确定不同单元格中的材料常数以反映材料的非均匀性.然后对非均匀脆性材料选用简单的本构关系与断裂准则,采用自适应选取载荷步长对试件进行加载,通过非平衡迭代技术对刚度矩阵进行不断修正,实现了非均匀脆性材料的弹性行为及破坏过程的数值模拟.在此基础上,通过数值计算研究了材料的非均匀分布对宏观等效力学性质和破坏过程的影响,给出了破坏全过程的非线性载荷-位移曲线以及不同载荷阶段的三维损伤破坏的演化图.