德維創(chuàng)數(shù)據(jù)在準(zhǔn)靜態(tài)彎曲下單片和夾層玻璃的相場(chǎng)斷裂建模中的應(yīng)用

應(yīng)用介紹

這是一個(gè)有趣的應(yīng)用，客戶需要預(yù)測(cè)和建模玻璃裂紋的起始和擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)，特別是針對(duì)單片和夾層玻璃。它是由一個(gè)專門(mén)研究力學(xué)的機(jī)構(gòu)完成的。層壓玻璃保留了玻璃的光學(xué)質(zhì)量和結(jié)構(gòu)應(yīng)用，同時(shí)提供了一定水平的后斷裂阻力。這一點(diǎn)尤其重要，例如在地震、撞擊或類(lèi)似的災(zāi)難之后，在這種不可預(yù)見(jiàn)的事件的情況下，結(jié)構(gòu)的可靠性是非常重要的，可以通過(guò)層壓來(lái)增加。本研究一直是固體力學(xué)中的一個(gè)挑戰(zhàn)，但用于建模的相場(chǎng)斷裂和損傷公式已成為模擬脆性固體斷裂的一個(gè)強(qiáng)大和成熟的工具。這些方法可以預(yù)測(cè)裂紋的起始階段和處理復(fù)雜的裂紋模式，為許多問(wèn)題提供了很好的結(jié)果。研究和理解其結(jié)構(gòu)性能是確定裂紋起始點(diǎn)和預(yù)測(cè)其擴(kuò)展的關(guān)鍵因素。由此產(chǎn)生的斷裂模式可以指出失敗的原因，并為診斷解釋提供重要的信息。一些模式的例子可以在圖中看到，該模式是否對(duì)應(yīng)于由均勻載荷、熱應(yīng)力、不穩(wěn)定性、鎳內(nèi)含物或軟硬沖擊引起的過(guò)應(yīng)力。

小組重點(diǎn)研究層壓玻璃斷裂前和斷裂后彎曲。目的是預(yù)測(cè)多層樣品在應(yīng)力和偏轉(zhuǎn)方面的彎曲響應(yīng)。討論了相應(yīng)的斷裂模式，并通過(guò)數(shù)值模型進(jìn)行了預(yù)測(cè)。關(guān)于夾層玻璃斷裂建模的實(shí)際應(yīng)用性，應(yīng)闡述相場(chǎng)公式的優(yōu)缺點(diǎn)。首先，對(duì)彎曲下進(jìn)行了數(shù)值案例研究，觀察到不同的影響。例如，降維的效果。然后，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，包括層壓玻璃的材料組成、材料模型測(cè)試和準(zhǔn)靜態(tài)彎曲試驗(yàn)。

準(zhǔn)靜態(tài)彎曲試驗(yàn)

關(guān)于本研究的細(xì)節(jié)，將簡(jiǎn)要解釋準(zhǔn)靜態(tài)彎曲試驗(yàn)。對(duì)5個(gè)帶有乙烯-乙酸乙烯酯夾層的退火玻璃樣品和5個(gè)帶有聚乙烯基縮丁醛夾層的退火玻璃樣品進(jìn)行了測(cè)試。樣品被放置在圓柱形支架上，用橡膠墊分開(kāi)，如圖7所示。用兩個(gè)線性變差分變壓器測(cè)量了偏轉(zhuǎn)量。8個(gè)應(yīng)變計(jì)附著在表面，而5個(gè)在壓縮下附著在上表面，3個(gè)在張力下附著在下表面，如圖所示。本測(cè)試采用德德維創(chuàng)Dewetron數(shù)據(jù)采集測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采樣率為10 Hz。為了獲得正態(tài)應(yīng)力的分布，應(yīng)變計(jì)被縱向放置。為了分析第一次斷裂前的響應(yīng)并獲得失效應(yīng)力，在張力下在彎曲力矩的地方放置了三個(gè)應(yīng)變計(jì)。為了監(jiān)測(cè)玻璃斷裂后的行為，另外兩組壓力表被放置在上表面上進(jìn)行壓縮。通過(guò)這種四分之一橋式應(yīng)變表的布置，可以測(cè)量出沿玻璃長(zhǎng)度的軸向應(yīng)變。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)結(jié)束后，將該數(shù)據(jù)與相場(chǎng)模型的驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行了比較。由于裂紋識(shí)別前的損傷，其非線性響應(yīng)對(duì)于彎曲條件下玻璃的一些相場(chǎng)公式至關(guān)重要。這可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)反應(yīng)的過(guò)高估。

對(duì)比結(jié)果表明，相場(chǎng)模型與層壓玻璃的實(shí)測(cè)應(yīng)力和電阻有較好的一致性。然而，使用準(zhǔn)靜態(tài)分析，只有一兩個(gè)裂紋被定位，但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了多個(gè)裂紋。該模型必須通過(guò)動(dòng)態(tài)效應(yīng)進(jìn)行擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)多重裂紋的傳播。此外，玻璃的強(qiáng)度應(yīng)考慮隨機(jī)分布在各個(gè)層之間，該小組目前正在對(duì)該模型進(jìn)行擴(kuò)展。