铝合金材料在船舶行业有着广泛的应用。因此，对铝合金的金属断裂韧性的研究具有重要的意义。三点弯曲试样是简单的含裂纹结构，也是测试材料断裂韧性的常用试件。本文主要从软件模拟和数值计算两个方面着手，对含预制裂纹试件的准静态和动态动态断裂韧性进行了初步的分析与计算。首先，简要介绍了本文研究动态断裂力学和准静态断裂力学所用到的基本理论，对静态断裂韧性的计算方法、霍普金森杆动态断裂韧性测试方法、裂纹起裂时间确定方法等进行了简单阐述。利用ANSYS有限元分析软件对三点弯曲试样在准静态和霍普金森杆加载方式下的动态试验进行模拟仿真，并对输出结果进行分析。结果表明，在准静态加载方式下，三点弯曲试件的断裂韧性随着载荷的增大而增大，。另外还得出了，随着预制裂纹尺寸的增加，试件的断裂韧性也随之增加，且裂纹尖端位移会随之降低并最终趋于稳定。在动态加载条件下，研究了加载速率与动态断裂韧性之间的关系。结果表明，随着加载速率的增加，试件的动态断裂韧性也随之增加。关键词三点弯曲；准静态断裂韧性；动态断裂韧性；霍普金森压杆；
目 录
第一章 绪论1
1.1 工程背景——1
1.2 断裂力学的发展3
1.3 国内外相关研究现状4
1.3.1断裂力学的研究现状4
1.3.2 Hopkinson杆动态断裂韧性测试方法发展现状6
1.3.3裂纹起裂时间的确定方法发展现状8
1.4 现阶段存在的问题及技术关键9
1.5 课题研究的主要内容10
第二章 基础理论与研究方法11
2.1 有限元仿真11
2.2 准静态断裂韧性研究方法11
2.2.1 测试装置11
2.2.2 测试原理12
2.3 动态断裂韧性研究方法12
2.3.1 测试装置12
2.3.2测试原理13
2.4动态应力强度因子
的计算方法14
2.4.1位移法14
2.4.2 应力法15
2.5 本章小结16
第三章 准静态断裂韧性的研究17
3.1.三点弯曲试样的有限元建模17
3.2数据分析18
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3.2.1应力强度因子18
3.2.2裂纹尖端的张开位移19
3.3.本章小结20
第四章 动态断裂韧性研究22
4.1有限元模型的建立22
4.2有限元计算结果23
4.3本章小结30
结论31
致谢32参考文献33

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