预制裂纹角度对橡胶拉伸断裂影响的有限元分析  被引量:3

Finite Element Analysis for the Influence of Precracked Angle on the Tensile Fracture of Rubber

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作  者:吕晓仁[1] 陈朋[1] 康健[2] 成铭[2] 王世杰[1] 

机构地区:[1]沈阳工业大学机械工程学院,辽宁沈阳110870 [2]北方重工集团有限公司隧道掘进装备分公司,辽宁沈阳110141

出  处:《高分子材料科学与工程》2017年第2期105-110,共6页Polymer Materials Science & Engineering

基  金:国家自然科学基金资助项目(50875178);辽宁省百千万人才工程培养经费资助(2015(48));辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划(LJQ2015080)

摘  要:初始裂纹的形态影响着裂纹尖端的应力场和扩展方向,进而决定着橡胶材料的使用寿命。目前人们关于预制裂纹试样拉伸断裂的研究主要集中在直裂纹,很少涉及预制裂纹角度的改变对橡胶拉伸断裂的影响。文中应用ANSYS有限元分析软件计算拉伸状态下含不同裂纹角度橡胶试样裂纹尖端的等效应力值和撕裂能的大小,判断裂纹是否扩展及扩展方向,并对橡胶试样进行拉伸验证试验测试。结果表明,在拉伸断裂过程中,裂纹尖端的应力值和撕裂能随着初始预制裂纹角度的增大而增大,裂纹尖端形状均由初始的尖点变成圆弧状;含不同裂纹角度橡胶试样的拉伸断裂形貌与裂纹预测扩展方向基本一致,验证了有限元分析的正确性。The shape of initial crack affects the stress field and the expansion direction of the crack tip, which decides the service life of the rubber material. At present, the research on the tensile fracture of precracked sample is mainly focused on the straight crack, and the influence of precracked angle on the tensile fracture of rubber is seldom studied. Equivalent stress and tear energy of crack tip was calculated and whether the crack should be expanded and the expansion direction was determined using ANSYS finite element software for rubber samples with different preeracked angles under tension state. The results show that in the tensile fracture process, the stress and tear energy of crack tip increase with increase of the initial precracked angle, and the shape of crack tip is varied from the initial cusp to arc. The tensile fracture morphology of rubber specimen is basically the same as the prediction propagation direction, which verifies the correctness of the finite element analysis.

关 键 词:橡胶 有限元分析 等效应力 撕裂能 裂纹扩展 

分 类 号:TQ330.1[化学工程—橡胶工业]

 

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