為了研究脆性材料的動(dòng)態(tài)裂紋擴(kuò)展及止裂規(guī)律,設(shè)計(jì)了一種帶圓弧形底邊的梯形開(kāi)口邊裂紋(trapezoidal opening crack with arc bottom,TOCAB)構(gòu)型的試件。在落錘沖擊設(shè)備加載下,對(duì)圓心角為0°、60°、90°和120°的TOCAB試件進(jìn)行了沖擊實(shí)驗(yàn),并采用裂紋擴(kuò)展計(jì)(crack propagation gauge,CPG)監(jiān)測(cè)裂紋起裂和擴(kuò)展時(shí)間,從而獲得裂紋擴(kuò)展速度。采用有限差分軟件AUTODYN對(duì)落錘沖擊設(shè)備和試件進(jìn)行數(shù)值模擬,研究了裂紋的動(dòng)態(tài)擴(kuò)展過(guò)程及止裂規(guī)律。還基于實(shí)驗(yàn)和數(shù)值方法,計(jì)算了裂紋的臨界動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子。實(shí)驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果均表明:3種弧度的TOCAB試件都可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)裂紋止裂,該構(gòu)型可用于研究動(dòng)態(tài)裂紋止裂問(wèn)題;數(shù)值計(jì)算的裂紋擴(kuò)展路徑與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本一致,驗(yàn)證了數(shù)值模型的有效性;裂紋起裂和止裂時(shí)刻的臨界動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子大于裂紋動(dòng)態(tài)擴(kuò)展過(guò)程中的臨界動(dòng)態(tài)應(yīng)力強(qiáng)度因子。

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