裂紋的擴(kuò)展分析與止裂措施研究河海大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃

————?jiǎng)?chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目2015·04·25指導(dǎo)老師：章青答辯人：李泓辰匯報(bào)內(nèi)容二、研究內(nèi)容三、可行性分析四、預(yù)期成果一、項(xiàng)目背景項(xiàng)目背景固體材料和結(jié)構(gòu)的破壞問題是力學(xué)研究的難題和工程領(lǐng)域的重點(diǎn)。當(dāng)構(gòu)件承受往復(fù)循環(huán)荷載作用時(shí)，構(gòu)件容易產(chǎn)生裂紋。裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展將導(dǎo)致構(gòu)件斷裂，從而造成結(jié)構(gòu)的失效。裂紋的出現(xiàn)及擴(kuò)展，直接影響到構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的工作性態(tài)。了解裂紋的擴(kuò)展過程和止裂措施，對(duì)于結(jié)構(gòu)安全具有重要的意義。項(xiàng)目背景傳統(tǒng)的研究裂紋擴(kuò)展的方法基于有限元法、有限差分法等這些方法基于連續(xù)性假設(shè)，有網(wǎng)格依賴性與現(xiàn)實(shí)問題的不連續(xù)性、裂紋尖端的奇異性產(chǎn)生很大矛盾擴(kuò)展有限元法，非連續(xù)有限元法

但三維裂紋擴(kuò)展、群裂紋模型問題難以解決研究現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)因此需要尋找新的理論基礎(chǔ)來更好地解決傳統(tǒng)方法存在的問題，同時(shí)需要尋找工程上適合的裂紋止裂方法研究內(nèi)容理論基礎(chǔ)近場動(dòng)力學(xué)方法鉆孔止裂法實(shí)踐環(huán)節(jié)試驗(yàn)過程數(shù)值模擬研究內(nèi)容——理論基礎(chǔ)

近場動(dòng)力學(xué)方法（Peridynamics，PD）研究內(nèi)容——理論基礎(chǔ)鉆孔止裂法是工程上最常見且有效的疲勞裂紋止裂方法原理：消除裂紋尖端的應(yīng)力集中，阻止裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展影響止裂孔止裂效果的因素：止裂孔的數(shù)量及分布、止裂孔的尺寸等國內(nèi)對(duì)鉆孔止裂法的系統(tǒng)研究較少鉆孔止裂法研究內(nèi)容——實(shí)踐環(huán)節(jié)試驗(yàn)過程

數(shù)值模擬有限元法PD法整理分析總結(jié)成果撰寫報(bào)告研究內(nèi)容——實(shí)踐環(huán)節(jié)試驗(yàn)地點(diǎn)、設(shè)備來源：河海大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中心試驗(yàn)材料：多組預(yù)置裂紋、止裂孔的鋁合金板進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn)：

觀察無止裂孔情況下，裂紋擴(kuò)展路徑；觀察有止裂孔情況下，孔的止裂效果及壽命對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)分析試驗(yàn)過程研究內(nèi)容——實(shí)踐環(huán)節(jié)數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)：PD法、有限元法

使用軟件：基于PD法的分析軟件、ANSYS等結(jié)論分析：

PD法與有限元法計(jì)算結(jié)果對(duì)比數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

整理分析總結(jié)整理課題研究的相關(guān)成果撰寫項(xiàng)目研究報(bào)告和學(xué)術(shù)論文裂紋擴(kuò)展的分析可行性分析團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)前期成果可行性分析導(dǎo)師優(yōu)勢(shì)導(dǎo)師具有豐富的科研及指導(dǎo)經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)目來源于導(dǎo)師的國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目成員優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目成員全部來自大禹學(xué)院徐芝綸班成員成績優(yōu)秀、各方面能力互補(bǔ)課題優(yōu)勢(shì)采用國際上剛興起的近場動(dòng)力學(xué)理論課題有很強(qiáng)的研究價(jià)值與應(yīng)用背景方案優(yōu)勢(shì)研究涉及理論、試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算充分鍛煉團(tuán)隊(duì)各方面能力——團(tuán)隊(duì)優(yōu)勢(shì)可行性分析——前期成果提前準(zhǔn)備，寒假期間成員撰寫文獻(xiàn)心得4篇撰寫項(xiàng)目綜述性文章1篇（見申報(bào)書附錄1）撰寫可行性分析報(bào)告1篇（見申報(bào)書附錄2）可行性分析——前期成果聯(lián)系制件廠，確定試件尺寸和規(guī)格參觀力學(xué)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)習(xí)試驗(yàn)儀器的使用預(yù)期成果通過試驗(yàn)獲得止裂孔大小和位置對(duì)裂紋擴(kuò)展路徑的影響特征，揭示止裂孔的作用機(jī)制，提出止裂孔預(yù)制的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過數(shù)值模擬的手段獲得裂紋擴(kuò)展規(guī)律和止裂孔的作用效應(yīng)及止裂效果，初步分析裂紋結(jié)構(gòu)的安全性。提交研究成果報(bào)告，力爭撰寫并發(fā)表相關(guān)學(xué)術(shù)論文1-2篇。全面