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1、1目录摘 要.1 1 引言.3 1.1 研究目的.3 1.2 研究背景.3 1.3 研究内容.6 2 建模与优化.8 2.1 二维三维模型.8 2.2 集中力与均布力.10 2.3 验证网格密度.12 2.4 验证巴西平台.12 3 数值模拟及数据分析.14 3.1 支撑点距离.14 3.2 半圆直径.15 3.3 支撑点距离与直径同比例变化.17 3.4 最大拉应力公式.18 3.5 公式误差.19 结论.21 致谢.22 参考文献.231静态弯曲劈裂数值模拟摘 要：脆性材料的抗拉强度一直受到人们的广泛关注，它是材料的一个重要力学性质。近年来对材料抗拉性能要求越来越高，在沥青混凝土路面设计时
2、，为保证路面结构在设计年限内正常工作，抗拉强度是路面结构设计的主要指标之一，在岩石结构工程中，岩石的抗拉强度也是结构设计安全与稳定性分析的一个控制参数。本文利用ANSYS 软件进行数值模拟，研究线弹性材料静态弯曲劈裂应力分布。通过对半圆弯拉实验各影响因素的分析，设计出了封闭合理的实验方案，并在不影响实验结果的情况下尽量简化实验模型，将半圆盘的拉压比控制在一定范围内，采用控制变量法，分别控制半圆盘模型的直径、支撑点位置等变量，对模型进行静态加载实验，通过对实验数据的整理分析，得出了相对准确的最大拉应力公式。关键字：抗拉强度 ANSYS 数值模拟 半圆弯拉 最大拉应力公式2Abstract: Th
3、e tensile strength of brittle materials has been subject to widespread concern, it is an important mechanical properties of the material. In recent years, the demand of materials tensile properties is getting higher and higher. When designing the asphalt concrete pavement , the tensile strength is o
4、ne of the main indicators of the pavement structure design in order to ensure the normal work of the pavement structure in the design life. In the rock structure engineering, the tensile strength of rock is a control parameter of the structural design of security and stability analysis.In this paper
5、, ANSYS software is used to perform the numerical simulation, and study the static bending splitting stress distribution of the linear elastic material. According to analysis each factor of the semi-circular bending test, design a closed and reasonable experimental scheme, and simplify model as poss
6、ible in the case that does not affect the experimental results. Keeping the tension and compression ratio of the semi-circular within a certain range, using the control variable method to control the diameter of the semicircle plate model, anchor position and other variables .Then do the static load
7、ing experiment of the model. Obtaining relatively accurate formula of maximum tensile stress according to analysis the experimental data .Keywords: tensile strength ANSYS numerical simulation emi-circular bending formula of maximum tensile stress31 引言1.1 研究目的抗拉强度是指在纯轴向拉力作用下材料的破坏应力。脆性材料的抗拉强度远低于它的抗压强度
8、。普通混凝土估计为抗压强度的7%11%1。混凝土结构破坏往往是抗拉强度不足引起的，因此，在混凝土结构设计中，抗拉强度是一个主要的设计参数。在工程和地球物理应用方面，岩石抗拉强度的特性有着很大的重要性2。在沥青混凝土路面结构设计中，为保证路面结构在设计年限内正常工作，必须对其破坏机理进行研究3。荷载和自然因素(如温度变化)引起的路面结构应力超过相应结构层材料的抗拉强度时,就会造成路面结构的开裂,因此抗拉强度是路面结构设计的主要指标之一。近年来，随着中国经济建设的迅猛发展，大型桥梁、隧道、水坝及高层建筑等工程越来越多，对工程的质量要求也越来越高，在工程建设中经常会遇到岩石、混凝土等脆性材料，其抗拉
9、强度力学性能指标是设计、检验、控制和评判质量的重要依据。本研究就是通过ANSYSE有限元分析半圆弯拉试验的数值模拟结果，得出相对准确的最大拉应力公式。1.2 研究背景近年来，我国公路建设迅速发展，高速公路总里程已跃居世界第二位，公路建设的快速发展和公路网建设的完美极大地推动了国民经济的发展。随着经济的高速发展和交通的日益增加，对道路建设也提出了越来越高的技术要求，除了要解决现有道路中存在的早期损害等问题外，也提出了诸如长寿命路面等新的设计思想来提高道路使用的经济效益和社会效益。设计的目标需要由施工来实现，沥青混凝土路面施工质量管理是高速公路建设领域内最为重要的技术问题之一4。裂缝是沥青路面早期
10、损坏的主要病害之一，为了减少沥青路面的温缩开裂，减缓反射裂缝的发展，在路面材料中加入模量和强度较高的纤维是可采用的方法之一，掺入纤维的沥青混合料，其拌和、施工过程与普通沥青混合料基本相同，纤维贮存和运输不需要特殊条件，方便应用在新建沥青路面工程和各种规模的路面维修养护工程中5。4随着路面新材料和施工工艺的发展，纤维材料在沥青路面工程中的应用范围也越来越广，如加纤维的同步碎石封层等。为了研究纤维对沥青混合料抗裂性能的影响的机理，长安大学丁智勇，戴经梁，王振军采用直接拉伸法，设计了纤维沥青的大尺寸试件低温拉伸断裂试验5。图 1.21 大尺寸纤维沥青低温拉伸断裂试验 图 1.22 纤维沥青试件拉伸断裂试
