石英玻璃圆环高速膨胀碎裂过程的离散元模拟

• 作者: 周风华 方继松 李天密 熊迅 郑宇轩 马棋棋
• 来源期刊: 力学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 离散元 石英玻璃 膨胀环实验 碎裂 碎片尺寸
• 年，卷（期）: 2018,（3）
• 所属期刊栏目: 固体力学
• 页码范围: 622-632
• 页数: 11页
• 分类号: O346.1
• 字数: 5395字
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/0459-1879-17-410

摘要

采用离散元算法模拟了石英玻璃圆环受到外加动态载荷时的力学行为.首先基于flat-jointed粘结模型,通过标准的单轴拉压、三点弯曲等数值实验来标定了石英玻璃的微观参数.在此模型基础上,数值模拟再现了石英玻璃圆环在不同应变率下的膨胀碎裂过程.为定量分析数值模拟结果,需要准确确定圆环的碎裂发生时刻.模拟发现:伴随着石英玻璃圆环的断裂,圆环外表面粒子径向膨胀速度的时程曲线会发生突然升高然后下降的跳动;详细分析表明,这种跳动源自周向的脆性断裂诱发的卸载波(周向拉伸应力急剧下降)以及伴随而来的泊松膨胀,这种径向速度跳动现象为实验中检测脆性断裂发生时刻提供了可能.进一步的数值研究表明:(1)石英玻璃圆环的断裂应变随着应变率的提高而增大,与韧性金属材料的膨胀环实验结果一致;(2)石英玻璃圆环的碎片平均质量随着应变率的增大而减小;(3)数值计算获得的碎片平均尺寸与已有的理论和实验结果比较吻合.利用液压膨胀环实验装置对石英玻璃圆环进行了验证性实验,回收得到的碎片形貌及碎片个数与数值模拟的结果基本一致.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	郑宇轩	宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室	19	67	6.0	8.0
5	熊迅	宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室	5	20	2.0	4.0
6	李天密	宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室	3	27	3.0	3.0
7	马棋棋	宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室	2	15	1.0	2.0
8	方继松	宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室	3	22	2.0	3.0