基本信息
作 者：李維紅 著叢 書 名：學術前沿研究出 版 社：北京師範大學出版集團，北京師範大學出版
內容簡介
《玻璃材料破壞過程的數值模擬與分析》利用斷裂力學的研究方法，藉助於統計學和現有的數值計算方法，以實驗結果為基礎來建立數值模型，進行了玻璃材料雙向應力狀態下斷裂失效過程的數值模擬。研究目的即是要搞清玻璃材料在雙向應力下的斷裂和裂紋擴展究竟受不受平行於裂紋的應力影響。如受到平行於裂紋的應力影響，應變能釋放率G、應力強度因子K、J積分和裂紋張開位移δ四個斷裂參數在單軸應力下的等效關係在雙軸應力下是否還成立?如不成立，那么，玻璃類脆性材料在雙軸應力狀態下的裂紋擴展由什麼參數決定?雙向和單向應力下斷裂參數有何區別?玻璃材料在雙軸應力狀態下應遵循何種斷裂準則?……研究目的在於檢驗和探索玻璃材料在雙軸應力下的破壞過程，為結構的失效分析提供依據。
全書共分6章， 內容包括對玻璃材料在雙向應力和單向應力下裂紋驅動力參數的關係和差異進行了數值模擬及理論研究，得出在雙向載荷下，傳統的K-G-J-δ等效關係不再成立的結論。證明了其中的兩個參數G和δ與雙向應力有關， 而另外兩個參數K和J與雙向應力無關；裂紋張開位移δ更適宜作為處於雙向應力狀態下材料斷裂的評價標準。完成了玻璃材料在單向及雙向平面應力狀態下的阻力特性研究，並與相關的實驗結果取得了較好的一致，表明了數值計算的可靠性。直接觀察和演示了玻璃材料的失效全過程及裂紋的啟裂、失穩擴展全過程，解決了玻璃材料在雙向應力下的斷裂和裂紋擴展究竟受不受平行於裂紋的應力影響，及如何影響等問題；進一步研究了在雙向應力比λ不同時，玻璃材料斷裂力學參數應力強度因子Kic及裂紋張開位移δ的變化規律，進一步證明了雙向應力對玻璃斷裂及裂紋擴展的影響，也進一步驗證了玻璃類脆性材料在雙軸應力下的斷裂是由裂紋張開位移δ決定的；對單向拉伸下含不同傾斜角度裂紋玻璃材料失效情況進行了數值模擬，重點研究了含不同裂紋角傾斜直通裂紋的玻璃材料試樣在單向拉伸下的複合應力效應。證明了在這種情況下裂紋尖端存在的三種類型應力：KI、KII及平行應力對裂紋擴展有不同的作用；研究了玻璃材料的慢裂紋擴展和擴展速度所受雙向應力的影響，並討論這種影響的機理和作用。通過聲發射特性的數值模擬得到玻璃類脆性材料在單向及雙向應力狀態下的亞臨界裂紋擴展長度一荷載步曲線，得出平行乾裂紋的拉應力對裂紋擴展有一定程度的阻礙作用，而平行於裂紋的壓應力對裂紋有驅動效果的結論。在上述研究的基礎上，運用研究結果驗證了玻璃材料在雙軸應力下套用應變斷裂準則的可行性。
