沙柳力学性能试验及数值模拟

选择健康生长、枝条通直、无侧条等缺陷的膝径大于12 mm的沙柳(Salix psammophila),并截取其平茬部位作为试验材料;通过准静态试验,测定恒定含水率和温度的沙柳在顺纹、横纹方向上的拉伸、压缩和剪切强度;依据LS-DYNA建立与试验原理相同的有限元模型,采用隐式自动切换显式的计算方法对强度试验进行数值模拟,分析沙柳在顺纹和横纹压缩中应变分布以及拉伸和剪切试验中试件的失效情况.结果表明:沙柳在拉伸和剪切试验中是脆性的,顺纹抗拉强度为85.606 MPa、抗剪强度为5.858 MPa,横纹抗拉强度为6.949 MPa;在压缩试验中是延性的,顺纹抗压强度为24.447 MPa,横纹抗压强度为3.326 MPa.数值模拟中,拉伸、剪切试验模拟结果,符合木材在顺纹和横纹的断裂情况;压缩试验模拟中,应力分布情况符合沙柳在压缩试验的失效情况;模拟所得力学性能曲线与试验结果基本相符.沙柳的5个强度参数满足木材各向之间的强度关系,试验结果有效;数值模拟中,隐式切换显式的模拟方法,可以较好地表征沙柳的弹性、塑性和失效阶段,所得强度极限与试验结果之差均小于5％.