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改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench本教程包括改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。步驟 1：概述這項(xiàng)工作的主要目的是提出混合模式載荷下線性彈性材料中裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進(jìn)的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。

表1 圓棒試樣高應(yīng)變速率拉伸的DISS設(shè)計(jì)方案02試驗(yàn)結(jié)果與分析2.1 夾具材料選擇 拉伸試驗(yàn)采用螺紋旋緊夾持方式：夾具內(nèi)螺紋長度大于圓棒試樣螺紋端長度，確保試樣螺紋全部擰入。利用現(xiàn)有高速拉伸設(shè)備，加工了 M12 mm 內(nèi)螺紋的 45 鋼和鈦合金兩種夾具，熱處理后硬度分別為 31 HRC 和 30 HRC。

圖8飽和流動(dòng)應(yīng)力τs對宏觀應(yīng)力——應(yīng)變曲線的影響 圖9和圖10分別對應(yīng)于Custom450鋼晶粒模型的拉伸應(yīng)力應(yīng)變分布情況示意圖。圖9單軸拉伸應(yīng)力分布圖10單軸拉伸應(yīng)變分布 相關(guān)研究成果以“Custom450鋼拉伸的晶體塑性有限元分析”為題發(fā)表在塑性工程學(xué)報(bào)上（2022年9月第29卷第9期），論文的第一作者是艾鑫，通訊作者是朱明亮。

2.模型背景：此案例為國標(biāo)規(guī)定拉伸試樣的非線性瞬態(tài)分析。對于不同材料，如果想測定其應(yīng)力應(yīng)變曲線，需要對其根據(jù)GB 6397進(jìn)行制樣，用于之后的拉伸試驗(yàn)，之后根據(jù)測得的數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理再繪制材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線。

這種方法涉及準(zhǔn)確評估應(yīng)力強(qiáng)度因子（SIFs）、裂紋擴(kuò)展路徑，并通過增量裂紋擴(kuò)展分析進(jìn)行疲勞壽命評估。疲勞裂紋擴(kuò)展結(jié)果表明，疲勞裂紋總是被孔洞吸引，因此它要么只能彎曲其路徑并向孔洞擴(kuò)展，要么只能在孔洞丟失后從孔洞處漂浮并進(jìn)一步擴(kuò)展。在混合模式載荷條件下的裂紋擴(kuò)展軌跡方面，本研究的結(jié)果與文獻(xiàn)中發(fā)表的幾項(xiàng)裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，這些實(shí)驗(yàn)觀察到了類似的結(jié)果。

對比圖2 曲線，更接近光滑圓柱形試樣拉伸過程中真實(shí)情況，具有很好的參考意義。圓柱拉伸試樣的有限元分析 將修訂后的曲線數(shù)據(jù)導(dǎo)入Abaqus 有限元分析軟件，對拉伸試樣的韌性損傷閥值D 進(jìn)行分析，如圖6所示。可以看出圓柱形光滑拉伸試樣在拉伸至斷裂過程中，試樣中心區(qū)域的DUCTILE 值最先達(dá)到1。

圖2 膠粘接頭典型失效模式 測試目的本實(shí)驗(yàn)主要對比相同膠粘對接接頭在不同溫度和不同拉伸速率下的抗拉強(qiáng)度以及失效模式，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示，同時(shí)結(jié)合客戶的關(guān)注點(diǎn)（曲線的異常分析，抗拉強(qiáng)度的重復(fù)性，失效模式的分析等）對測試結(jié)果進(jìn)行對比分析。

根據(jù)韓媒Newsis報(bào)道，LG顯示最近舉行了“可拉伸國策課題第一階段成果分享會(huì)”，在11月8日宣布，開發(fā)出了全球首個(gè)屏幕可拉伸20%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率的12吋全彩可拉伸顯示屏。LG顯示公開的拉伸率20%的高分辨率12吋全彩可拉伸顯示屏可拉伸顯示屏可以自由變形，如拉長、折疊、扭轉(zhuǎn)等，被稱為終極的自由形態(tài)（Free-Form）顯示屏。

三、 實(shí)驗(yàn)探究分析2.1 不同溫度和時(shí)間老化對拉伸強(qiáng)度的影響實(shí)驗(yàn)中對兩種樣品分別用120℃和150℃進(jìn)行老化，并在固定時(shí)間取樣進(jìn)行拉伸測試，測試結(jié)果如下：圖1 不同溫度下老化后拉伸強(qiáng)度從測試結(jié)果來看，A（普通改性）隨著老化時(shí)間的增加，拉伸強(qiáng)度越來越低，溫度越高，降低的速度和幅度越大；同時(shí)在老化168h內(nèi)，斷裂伸長率變化不大。

其中, 同一應(yīng)變率下，玻璃纖維方向?yàn)?45°和 90°的試件的拉伸強(qiáng)度和破壞應(yīng)變均較為接近，說明玻璃纖維方位角從 0°增至一定角度后再繼續(xù)增大對試件的拉伸強(qiáng)度和破壞應(yīng)變的影響不明顯。3.2 微觀損傷機(jī)理分析圖8分別對比了3種玻璃纖維增強(qiáng)PC復(fù)合材料在 0.001～1000 s-1加載區(qū)間內(nèi)拉伸斷裂后的斷口微觀形貌。