德維創(chuàng)數(shù)據(jù)在準靜態(tài)彎曲下單片和夾層玻璃的相場斷裂建模中的應(yīng)用

應(yīng)用介紹

這是一個有趣的應(yīng)用，客戶需要預測和建模玻璃裂紋的起始和擴展狀態(tài)，特別是針對單片和夾層玻璃。它是由一個專門研究力學的機構(gòu)完成的。層壓玻璃保留了玻璃的光學質(zhì)量和結(jié)構(gòu)應(yīng)用，同時提供了一定水平的后斷裂阻力。這一點尤其重要，例如在地震、撞擊或類似的災(zāi)難之后，在這種不可預見的事件的情況下，結(jié)構(gòu)的可靠性是非常重要的，可以通過層壓來增加。本研究一直是固體力學中的一個挑戰(zhàn)，但用于建模的相場斷裂和損傷公式已成為模擬脆性固體斷裂的一個強大和成熟的工具。這些方法可以預測裂紋的起始階段和處理復雜的裂紋模式，為許多問題提供了很好的結(jié)果。研究和理解其結(jié)構(gòu)性能是確定裂紋起始點和預測其擴展的關(guān)鍵因素。由此產(chǎn)生的斷裂模式可以指出失敗的原因，并為診斷解釋提供重要的信息。一些模式的例子可以在圖中看到，該模式是否對應(yīng)于由均勻載荷、熱應(yīng)力、不穩(wěn)定性、鎳內(nèi)含物或軟硬沖擊引起的過應(yīng)力。

小組重點研究層壓玻璃斷裂前和斷裂后彎曲。目的是預測多層樣品在應(yīng)力和偏轉(zhuǎn)方面的彎曲響應(yīng)。討論了相應(yīng)的斷裂模式，并通過數(shù)值模型進行了預測。關(guān)于夾層玻璃斷裂建模的實際應(yīng)用性，應(yīng)闡述相場公式的優(yōu)缺點。首先，對彎曲下進行了數(shù)值案例研究，觀察到不同的影響。例如，降維的效果。然后，進行了實驗測試，包括層壓玻璃的材料組成、材料模型測試和準靜態(tài)彎曲試驗。

準靜態(tài)彎曲試驗

關(guān)于本研究的細節(jié)，將簡要解釋準靜態(tài)彎曲試驗。對5個帶有乙烯-乙酸乙烯酯夾層的退火玻璃樣品和5個帶有聚乙烯基縮丁醛夾層的退火玻璃樣品進行了測試。樣品被放置在圓柱形支架上，用橡膠墊分開，如圖7所示。用兩個線性變差分變壓器測量了偏轉(zhuǎn)量。8個應(yīng)變計附著在表面，而5個在壓縮下附著在上表面，3個在張力下附著在下表面，如圖所示。本測試采用德德維創(chuàng)Dewetron數(shù)據(jù)采集測量系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，采樣率為10 Hz。為了獲得正態(tài)應(yīng)力的分布，應(yīng)變計被縱向放置。為了分析第一次斷裂前的響應(yīng)并獲得失效應(yīng)力，在張力下在彎曲力矩的地方放置了三個應(yīng)變計。為了監(jiān)測玻璃斷裂后的行為，另外兩組壓力表被放置在上表面上進行壓縮。通過這種四分之一橋式應(yīng)變表的布置，可以測量出沿玻璃長度的軸向應(yīng)變。

實驗結(jié)論

實驗試驗結(jié)束后，將該數(shù)據(jù)與相場模型的驗證結(jié)果進行了比較。由于裂紋識別前的損傷，其非線性響應(yīng)對于彎曲條件下玻璃的一些相場公式至關(guān)重要。這可能會導致對反應(yīng)的過高估。

對比結(jié)果表明，相場模型與層壓玻璃的實測應(yīng)力和電阻有較好的一致性。然而，使用準靜態(tài)分析，只有一兩個裂紋被定位，但在實驗過程中出現(xiàn)了多個裂紋。該模型必須通過動態(tài)效應(yīng)進行擴展，以實現(xiàn)多重裂紋的傳播。此外，玻璃的強度應(yīng)考慮隨機分布在各個層之間，該小組目前正在對該模型進行擴展。