冲击荷载作用下钢化玻璃损伤及断裂的力学机理研究

发布时间：2024-04-15 19:57

　　钢化玻璃由于具有优异的透明性和安全性使其在工程中被广泛使用,但其在使用中受到冲击的情况时有发生,钢化玻璃在实际服役环境下受到冲击的情况根据冲击荷载特点及钢化玻璃力学模型不同可分为两种,第一种为钢化玻璃被粒径较小的颗粒物撞击,这种情况的冲击荷载较小且冲击荷载的影响范围较小,此时钢化玻璃的力学模型为半无限体模型,如沙尘暴中的钢化玻璃,这种高速气体携带大量固体颗粒以一定速度和角度对材料进行反复冲击的情况被称为冲蚀,冲蚀主要使钢化玻璃发生微观层面的断裂形成材料去除而造成损伤,内蒙古地区沙尘暴频发,风沙冲蚀使该地区钢化玻璃的使用性和安全性受到严重影响;第二种为钢化玻璃被粒径较大且带有一定质量的重物撞击,这种情况的冲击荷载较大且冲击荷载的影响范围较大,此时钢化玻璃的力学模型为薄板模型,这种冲击情况主要会使钢化玻璃产生宏观层面的断裂,钢化玻璃在实际使用中被落石或大风吹落的物体冲击断裂的情况时有发生,断裂的钢化玻璃会对使用者的安全造成威胁。本课题受国家自然科学基金项目(批准号:11662012)及内蒙古高校青年科技英才支持计划(批准号:NJYT-17-A09)资助,以钢化玻璃在内蒙古地区实际服役环境为...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 钢化玻璃的研究进展
        1.2.1 钢化玻璃概述
        1.2.2 钢化玻璃发展趋势
    1.3 脆性材料冲蚀及冲击研究现状
        1.3.1 脆性材料冲蚀研究现状
        1.3.2 脆性材料冲击研究现状
    1.4 本文研究内容及创新点
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 创新点
第二章 冲击荷载下脆性材料断裂理论分析
    2.1 冲击速度划分及钢化玻璃破坏形式
    2.2 冲击荷载与冲击速度关系
    2.3 不同断裂模式的应力强度因子及断裂准则
        2.3.1 三种断裂模式
        2.3.2 不同裂纹系统的应力强度因子
        2.3.3 脆性材料三种断裂准则
    2.4 本章小结
第三章 钢化玻璃冲蚀及冲击试验方案
    3.1 试验材料
    3.2 试验方案及试验设备
        3.2.1 自然暴露试验
        3.2.2 风沙冲蚀试验
        3.2.3 球压冲击试验
    3.3 钢化玻璃表面损伤评价方法
    3.4 本章小结
第四章 钢化玻璃在冲击荷载下应力应变场分析
    4.1 钢化玻璃在单颗粒冲击下的应力场分布
        4.1.1 钢化玻璃在单颗粒冲击下的力学模型
        4.1.2 σ_r的分布
        4.1.3 σ_θ的分布
        4.1.4 σ_z的分布
        4.1.5 τ_rz=τ_zr的分布
    4.2 钢化玻璃在单颗粒冲击下的应变场分布
        4.2.1 单颗粒冲击钢化玻璃应变与冲击速度的关系
        4.2.2 ε_r的分布
        4.2.3 ε_θ的分布
        4.2.4 ε_z的分布
        4.2.5 γ_zr的分布
    4.3 钢化玻璃在重物冲击下应力场的分布
        4.3.1 钢化玻璃在重物冲击下的计算模型
        4.3.2 σ_x的分布
        4.3.3 σ_y的分布
        4.3.4 τ_xy=τ_yx的分布
        4.3.5 τ_xz的分布
        4.3.6 τ_yz的分布
    4.4 钢化玻璃在重物冲击下应变场的分布
        4.4.1 ε_x的分布
        4.4.2 ε_y的分布
        4.4.3 γ_xy的分布
    4.5 本章小结
第五章 钢化玻璃冲蚀、冲击实验结果及损伤、断裂力学机理分析
    5.1 自然环境下钢化玻璃的损伤
    5.2 冲蚀试验结果及其损伤力学机理分析
        5.2.1 冲蚀速度对钢化玻璃冲蚀率影响及其损伤力学机理分析
        5.2.2 冲蚀角度对钢化玻璃冲蚀率影响及其损伤力学机理分析
    5.3 冲击实验结果及冲击荷载下钢化玻璃环形微裂纹力学机理分析
    5.4 冲击荷载下钢化玻璃断裂的力学机理分析
    5.5 冲蚀损伤对钢化玻璃抗冲击性能的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
在读期间取得的科研成果
作者简介



本文编号：3955885