脆性固体のための離散等価翼亀裂に基づく損傷モデル【Powered by NICT】

Jin Wencheng; Arson Chloe

文献

J-GLOBAL ID：201702237837164862 整理番号：17A1124333

脆性固体のための離散等価翼亀裂に基づく損傷モデル【Powered by NICT】

Discrete equivalent wing crack based damage model for brittle solids

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資料名：
巻： 110-111 ページ： 279-293 発行年： 2017年
JST資料番号： B0700A ISSN： 0020-7683 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

本論文で定式化された離散等価翼亀裂損傷(DEWCD)モデルは,微視力学及び連続体損傷力学(CDM)原理を結合した。代表的要素体積(REV)スケールでは,損傷は単位球,すべての可能な亀裂面方位を表す上で亀裂密度を積分することにより得られる。単位球は42積分点に離散化した。損傷降伏クライテリオンは,巨視的スケールで発現する:亀裂は引張であれば,亀裂成長はモードI破壊力学基準により制御される亀裂は圧縮であれば,その面で適用したせん断応力は数値積分法で考慮した方向に投影し,これら予測力成分に垂直な亀裂はモードI破壊力学基準に従って成長した。引張力のセットにせん断応力の予測は既存の欠陥の先端における翼亀裂の発生を予測することができる。得られたモードI亀裂の全てが相互作用しないと仮定し,希薄均質化スキームを採用した。硬化則は亜臨界亀裂伝搬を説明するために導入し,非関連流れ則は,除荷後の残留亀裂変位によって誘起された損傷及び不可逆性歪のために採用した。DEWCDモデルはすべての合理的な物理的意味を持つわずか6構成パラメータに依存し,実験室で直接測定により決定することができた。DEWCDモデルはBakkenシェールで行った三軸圧縮試験に対して較正し,検証した。岩石に対して提案された従来の異方性損傷モデルよりDEWCDモデルの利点を強調するために,シミュレートした:(a)単軸引張後圧縮における除荷および再負荷によるおよび(b)徐々に増加する振幅の一軸圧縮荷重サイクル。DEWCDモデルとして微視力学モデルで得られたものと,CDMモデルとDEWCDモデルで得られた,同じ実験データセットに対して較正した結果を比較した。三モデルを非線形stress/strain関係および損傷誘起異方性を予測した。微視力学モデルは片側効果を捉えることができる。CDMモデルは不可逆歪の発生を捉えることができた。DEWCDモデルは片側効果と不可逆歪の両方を捉えることができる。さらに,閉込めが増加するとDEWCDモデルは圧縮強度と延性の明らかな増加を予測でき,損傷として除荷-再負荷経路への増加するヒステリシスは増加した。DEWCDモデルは,引張と圧縮における降伏応力と強度の現実的な値を提供することを試験した三のモデルだけである。これは脆性固体の理論的モデリングにおける重要な進歩である。今後の研究は,亀裂合体の予測と相互作用する微小亀裂を有する材料応答のモデリングに専念する予定である。Copyright 2017 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【Powered by NICT】

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破壊力学一般 , セラミック材料

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