李 营,吴卫国,张 磊,杜志鹏,张 玮,赵鹏铎

(1.武汉理工大学交通学院,湖北 武汉 430063;2.海军装备研究院,北京 100161)

基于多轴应力损伤的薄板花瓣型破口形成机理研究*

李 营1,2,吴卫国1,张 磊2,杜志鹏2,张 玮2,赵鹏铎2

(1.武汉理工大学交通学院,湖北 武汉 430063;2.海军装备研究院,北京 100161)

开展了多种应力状态下的船用钢力学特性实验，基于多轴应力状态损伤的失效准则研究了局部冲击荷载作用下圆形板的花瓣型破口形成过程，划分了花瓣型破口形成的3个阶段，分析了裂纹区域、非裂纹区域应力状态变化过程及损伤情况。得到:(1)考虑多轴应力损伤的舰船用钢失效准则能有效预测受力状态复杂的花瓣状破口；(2)花瓣型破口的形成主要分为蝶形凹陷、中心区域裂纹扩展、花瓣形成与翻转等3个阶段；(3)花瓣型破口的裂纹区和非裂纹区均受力复杂，破口预测须考虑应力状态对损伤特性的影响；(4)花瓣形成过程中，第1阶段和第3阶段均匀变形，第2阶段损伤局部化明显，花瓣卷曲会造成花瓣根部的二次损伤。

花瓣型破口；应力三轴度；应力状态；失效准则

水面舰艇结构在战时易遭受鱼雷、水雷和反舰导弹的攻击，造成舰艇结构破损甚至断裂。由于爆炸实验耗费巨大的财力、物力，数值仿真成为有效的辅助手段。数值仿真效果取决于两个方面，即精确的算法和良好的材料性能表征。而数值模拟所产生的误差中，材料表征带来的误差远大于计算程序数值求解带来的误差[1]。准确的材料断裂表征参数是开展爆炸作用下舰船结构毁伤模式预测与评估的重要前提。……