(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210796582.3 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 西安近代化学研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区丈 八东 路168号 (72)发明人 林钦栋　冯春　甘云丹　张玉磊　 蒋海燕　袁建飞　焦文俊　韩璐　 (74)专利代理 机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 专利代理师 王孝明 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 半圆盘三点弯试验中峰值荷载和破裂过程 区尺寸计算方法 (57)摘要 本发明提供了一种半圆盘三点弯试验中峰 值荷载和破裂过程区尺寸计算方法， 该方法中， 试样、 支撑柱和加载柱的数值计算模 型形成整体 计算模型； 对所述的整体计算模型设置界面信 息； 设置块体的力学参数和本构模型； 设置真实 界面和虚拟界面的力学参数和本构 模型； 设置边 界条件； 设置加载条件； 开展半圆盘三点弯试验 的数值计算； 根据数值计算结果获取加载力 ‑位 移曲线， 并获取峰值荷载和破裂过程区的尺寸。 不仅能模拟外载下材料从连续介质转变为非连 续介质的全 过程， 还能显式表征裂纹的萌生和扩 展过程。 不仅能够研究试样在外载下的位移变化 特征， 还因为能够根据裂纹的扩展过程准确获取 破裂过程区的尺寸。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 115310264 A 2022.11.08 CN 115310264 A 1.一种半圆盘三点弯试验中峰值荷载和破裂过程区尺寸计算方法， 其特征在于， 该方 法包括以下步骤： 步骤1， 基于室内试验中半圆盘三 点弯试样的尺寸， 建立试样的数值计算模型； 步骤2， 建立支撑柱和加载柱的数值计算模型， 所述的支撑柱的数值计算模型根据支撑 柱的尺寸进行构建， 所述的加载柱的数值计算模型利用刚性 面模型进行构建； 步骤1中获得的试样的数值计算模型以及步骤2中获得的支撑柱的数值计算模型和加 载柱的数值计算模型 形成整体 计算模型； 步骤3， 对所述的整体计算模型设置界面信息， 其中加载柱与试样之间、 支撑柱与试样 之间设置为真实界面， 试样内部的块体交界面处设置为虚拟界面； 步骤4， 设置整体 计算模型中块体的力学参数和本构模型； 步骤5， 设置整体 计算模型中真实界面和虚拟界面的力学参数和本构模型； 步骤6， 设置边界条件， 将支撑柱设置为法向位移约束； 步骤7， 设置加载 条件， 确定整体 计算模型中加载柱刚性 面的加载速率； 步骤8， 开展半圆盘三 点弯试验的数值计算； 步骤9， 根据步骤8的数值计算结果获取加载力 ‑位移曲线， 并获取峰值荷载和破裂过程 区的尺寸。 2.如权利要求1所述的半圆盘三点弯试验中峰值荷载和破裂过程区尺寸计算方法， 其 特征在于， 步骤8中， 采取虚质量计算方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115310264 A 2半圆盘三点弯试验中峰值荷载和破裂过 程区尺寸计算方 法 技术领域 [0001]本发明属于脆性材料室内试验的数值仿真技术领域， 涉及半圆盘三点弯试验， 具 体涉及一种半圆盘三 点弯试验中峰值荷载和破裂过程区尺寸计算方法。 背景技术 [0002]为了用试验手段测得材料的拉伸断裂参数(如抗拉强度、 拉伸断裂能、 拉伸断裂韧 度)， 相关学者提出多种不同结构的试件模型开展室内试验， 例如巴西圆盘试件、 半圆盘弯 曲试件等。 其中半圆盘弯曲试件由于简单的几何形状、 简易的试验方法和 低成本等优势， 而 被研究人员广泛使用， 并获取了多种脆 性材料(岩石、 混凝 土等)的拉伸断裂参数。 [0003]伴随计算机和数值仿真算法的发展， 众多学者开始基于数值模拟研究半圆盘三点 弯试验中材料的破裂演化特征。 但是当前的研究手段以有限元和扩展有限元等连续介质力 学计算方法为主， 一方面难以模拟外载下材料从连续介质转变为非连续介质的过程， 另一 方面难以显式表征裂纹的萌生和扩展过程。 发明内容 [0004]针对现有技术存在的不足， 本发明的目的在于， 提供一种半圆盘三点弯试验中峰 值荷载和破裂过程区尺寸计算方法， 解决现有技术中计算方法的准确性有待进一步提升的 技术问题。 [0005]为了解决上述 技术问题， 本发明采用如下技 术方案予以实现： [0006]一种半圆盘三点弯试验中峰值荷载和破裂过程区尺寸计算方法， 该方法包括以下 步骤： [0007]步骤1， 基于室内试验中半圆盘三 点弯试样的尺寸， 建立试样的数值计算模型； [0008]步骤2， 建立支撑柱和加载柱的数值计算模型， 所述的支撑柱的数值计算模型根据 支撑柱的尺寸进行构建， 所述的加载柱的数值计算模型利用刚性 面模型进行构建； [0009]步骤1中获得的试样的数值计算模型以及步骤2中获得的支撑柱的数值计算模型 和加载柱的数值计算模型 形成整体 计算模型； [0010]步骤3， 对所述的整体计算模型设置界面信息， 其中加载柱与试样之间、 支撑柱与 试样之间设置为真实界面， 试样内部的块体交界面处设置为虚拟界面； [0011]步骤4， 设置整体 计算模型中块体的力学参数和本构模型； [0012]步骤5， 设置整体 计算模型中真实界面和虚拟界面的力学参数和本构模型； [0013]步骤6， 设置边界条件， 将支撑柱设置为法向位移约束； [0014]步骤7， 设置加载 条件， 确定整体 计算模型中加载柱刚性 面的加载速率； [0015]步骤8， 开展半圆盘三 点弯试验的数值计算； [0016]步骤9， 根据步骤8的数值计算结果获取加载力 ‑位移曲线， 并获取峰值荷载和破裂 过程区的尺寸。 [0017]本发明还具有如下技 术特征：说　明　书 1/4 页 3 CN 115310264 A 3