一个基于孔洞演化机制的韧性断裂预测模型

在韧性断裂中微观孔洞演化机制的基础上,提出了一个基于孔洞演化机制的非耦合型韧性断裂预测模型.模型充分考虑了两种典型的孔洞演化机制:孔洞的长大机制和孔洞的拉长扭转机制.该模型引入了三个具有不同物理意义的材料参数:材料对不同孔洞演化机制的敏感度、应力状态敏感度系数和材料的损伤阈值,并使用等效塑性应变增量表征其对韧性损伤累积过程的驱动作用.为了使模型可以更好地反映三维应力状态对材料韧性断裂性能的影响,将该模型从主应力空间转换到由应力三轴度、罗德参数和临界断裂应变构成的三维空间,得到了由模型确定的三维韧性断裂曲面,并研究了相关参数对三维韧性断裂曲面及平面应力二维韧性断裂曲线的影响.利用5083-O铝合金、TRIP690钢和Docol 600DL双相钢三个典型的轻质高强板材的韧性断裂数据验证了该模型对不同材料和不同应力状态的适用性和准确性.     

韧性材料中微孔洞间内颈缩的必要条件

采用Ｒｉｅｍａｎｎ解析积分方法，重点讨论了平面应变条件下两椭圆孔洞之间产生内颈缩所应满意的必要条件，研究了孔洞的椭圆度，孔间距以及孔洞中心连线与拉伸轴倾角等参数的变化对以上必要条件的影响。     

带缺口圆试棒的韧性损伤细观力学分析

本文利用修正的 Gurson 塑性势和有限变形理论,建立了有限变形下韧性损伤的弹塑性有限元方程,并给出了一种孔洞体积分数率的演化模型.利用数值方法,详细地研究了缺口试棒的缺口曲率半径对其损伤分布和破坏形式以及应力三轴度的影响.     

延性材料损伤模型及其实验验证

通过构造热力学势函数和耗散势函，得到了连续介质损伤力学基本方程，并给出了各向同性损伤演化规律，求得损伤与塑性应变的显式表达式，通过与材料实验数据比较，验证了模型的正确性。     

基于微孔洞细观损伤模型的金属剪切失效分析

针对GTN模型不能模拟剪切破坏这一缺陷,基于Nahshon和Hutchinson的修正,在隐式有限元过程中开发了同时适用于拉伸和剪切断裂模式的细观损伤材料本构.首先,推导了适用于修正后损伤本构的全隐式数值积分公式和一致性切线模量,给出了UMAT子程序的计算流程;然后,采用一个单元分别施加拉伸和剪切边界条件,验证了细观损伤材料本构的有效性;最后,分析了薄壁结构在扭转载荷下的弹塑性响应.与试验结果的对比研究表明:修正的细观损伤模型能够较好地预测出延性材料的剪切损伤演化过程.     

基于能量耗散的多轴应力状态下混凝土损伤模型

针对多轴应力状态下的混凝土损伤问题,假设损伤在主应力空间是正交各向异性的,选用Ottosen四参数破坏准则来确定多轴应力状态下混凝土破坏的极限应力,确定强度提高系数,结合Saenz提出的典型单轴本构模型建立等效单轴本构模型.根据Najar损伤理论,定义了综合损伤变量D,从能量耗散的角度提出一种用于多轴应力状态下的混凝土损伤模型.在计算损伤时采用精度较高的高斯积分法,通过对3种不同的三轴比例加载下损伤的研究,初步验证了模型的有效性,且模型形式简单,精度高,便于应用.     

基于Burgers模型的流变损伤本构模型

在三维Burgers黏弹性流变模型的基础上,引入基于等效应变的损伤变量,建立了三维非线性流变损伤模型.推导了三维非线性流变损伤模型在三轴压缩下的轴向和侧向蠕变方程,并通过对向家坝砂岩三轴压缩蠕变试验结果的模拟,验证了模型的有效性.结果表明,基于Burgers模型的流变损伤模型,不仅可以反映砂岩的初期衰减和稳态蠕变阶段,而且也可以很好地反映砂岩的加速蠕变损伤过程.     

考虑孔洞大小及分布非均匀性的材料细观损伤

为了研究金属材料中由于夹杂或第二相粒子的存在所形成的孔洞等 ,细观缺陷的大小及分布的非均匀性对材料损伤演化的影响 ,建立了孔洞群三维体胞模型 ,可以在孔洞大小及分布非均匀的情况下对材料损伤进行有限元模拟计算 .计算结果表明 :孔洞非均匀性增强了材料局部孔间干涉作用和孔洞的长大 ,引起材料损伤局部特性不均 ,因此 ,非均匀细观结构较均匀化假设更易于造成材料的损伤和破坏 ;采用常系数 q1和 q2 描述孔间干涉作用是不够准确的 ,q1及 q2 是逐渐增大的变化量     

混凝土弹塑性多轴损伤模型及其应用

针对混凝土多轴应力状态下各向异性损伤的特点,建立了各向异性弹塑性损伤模型.该模型具有可清晰地表征混凝土的渐进破坏过程和表达当前损伤水平及结构破坏趋势的优点.引入了一个应力状态因子,用以表征当前应力状态在应力空间中距离破坏面的程度,从而对损伤演化方程进行了改进以考虑多轴效应.此外,在三轴破坏准则的基础上,还建立了考虑混凝土各向异性损伤破坏的多轴损伤破坏准则,其中包含了塑性、损伤内变量和有效主应力的影响.本模型可有效地表达出混凝土的各向异性和多轴损伤特点.     

具有随机分布孔洞材料塑性变形的数值模拟

利用C语言编写了能生成含随机分布孔洞的多孔材料几何模型的程序,结合MSC商用有限元软件,分析了孔洞的体积分数、尺寸大小以及分布形态对多孔材料塑性变形性能的影响.结果表明,固定孔洞大小时,孔洞体积分数越大,材料的整体变形越大;固定体积分数时,孔洞的分布形态对材料的整体变形有较大影响,这种影响在孔洞尺寸越小时越明显;在不考虑分布形态时,孔洞体积分数和尺寸大小是影响材料变形的主要因素,它们的组合作用要看哪一个因素占主导地位.     

一种延性材料的统计损伤演化模型

通过对微孔洞成核,成长过程的合理简化,建立了微孔洞演化的控制方程,得到了延性材料微孔洞数密度及损伤演伤方程的解析式。据此讨论了孔洞成核和成长对损伤演化的作用,为连续损伤理论的唯象描述提供了有参考价值的分析。提出了统计损伤与连续损伤理论相结合的损伤演化模型的锥形。     

韧性断裂的微孔损伤理论分析

在连续损伤、等效应力和热力学的基础上 ,建立了广义的微孔损伤理论模型 ,并用于微孔长大和聚集的分析 理论分析表明 :微孔体积分数与等效应变成指数关系 ,三向应力对微孔的长大和聚集有很大的影响 笔者建立实验的模型和理论相比较 ,可以得到 :随着S值的降低 ,模型由理论模型逐渐转化为实验模型 ,S反映空洞间的相互作用 ,当S <0 .6 5时 ,随着二相粒子体积分数的增加 ,S值增加     

基于振型参数的结构损伤检测研究

近年来对结构的损伤检测方法较多,本文利用有限元分析软件MSC/Patran&Nastran对简支梁结构进行模态分析。根据结构损伤前后的振型参数变化,用一阶振型比、振型曲率、振型曲率差和一阶振型曲率比等指标对结构进行了损伤检测的数值研究,分析结果表明几个指标对损伤比较敏感,对结构损伤检测具有一定参考价值。     

基于细胞化学发光的放射损伤程度检测方法

根据进行放疗后人体血液内淋巴细胞应激产生微量单线态氧等自由基的特点,使其与特异性化学发光探针MCLA结合产生化学发光,通过检测到的化学发光强度的不同可以判断放疗给患者造成的损伤程度,并在此基础上探讨了单次放疗的最佳照射剂量.与常规的凭操作者的主观经验判断的方法相比,该方法具有客观、准确、简单、快速且成本低的特点.可进一步用于各种机体受各种辐射后所受损伤程度的分析.本文还介绍了细胞功能分析仪的结构及原理.     

土层错动时油田套管损伤分析

套管-水泥环-土体模型中,水泥环与土体采用实体建模,并且二者之间的相互作用采用接触进行模拟。套管与水泥环之间采用共节点固定。采用有限元分析软件ADINA对模型进行实现。有限元模型考虑了材料非线性、几何非线性,采用位移荷载模拟土层间的相对运动。根据不同土层错距下套管的最大应变分析了土层错距对套管的受力影响。     

采用二阶频率灵敏度的损伤识别和试验

开发结构健康监测系统是结构损伤识别的一个重要课题 .由于结构频率容易测试并且有较高的测量精度 ,因此成为损伤识别中广泛应用的模态参数 .据此提出一种二阶频率灵敏度分析方法 ,通过测量结构损伤前后频率变化的损伤参数识别方法来确定结构的损伤位置和损伤程度 .对于层间剪切结构模型 ,可以测得结构的各阶频率 .对于多种工况进行了框架结构模型的振动试验 .试验结果表明 ,对于层间剪切结构 ,通过测量结构频率变化可以确定结构的损伤位置和损伤程度     

BHW35钢宏观断口特征的研究与分析

通过对BHW35钢光滑圆柱和圆周切口试件的拉伸实验,分析了试件的变形过程和宏观断裂特征,得出了应力三维度与断裂机制的关系。     

钢框架梁局部屈曲损伤描述材料本构分析

在罕遇地震分析中,考虑构件的损伤退化特征对提高杆系模型的计算准确性显得尤为重要,因此,如何利用有限元准确地模拟构件局部屈曲的退化现象是进行参数分析并提取退化模型的重点所在,而钢材的本构关系则是其中的基础.采用通用有限元软件ABAQUS,对比分析不同本构模型的计算结果与典型局部屈曲退化试验结果,提出能够准确计算循环荷载下局部屈曲退化行为的钢材本构模型.在校准模型的基础上,通过参数分析,探讨影响构件局部屈曲损伤退化的因素,提出不同控制因素下损伤退化规律,为提出考虑损伤退化的杆系模型提供有力的工具.分析结果表明:翼缘宽厚比、强屈比以及腹板高厚比会一定程度影响局部屈曲退化现象,其中翼缘宽厚比对其最终退化程度有明显影响,但屈服强度对退化过程影响不大.     

基于区间分析的框架结构不确定性损伤识别方法

考虑实际结构易受荷载、环境温度和测试噪声等不确定性因素的影响,笔者基于区间分析原理提出框架结构不确定性损伤识别方法。利用测试的结构加速度响应数据,建立向量自回归模型,并采用其系数矩阵主对角线的马氏距离作为损伤特征指标。基于粒子群算法建立区间优化求解方法,并与传统的区间组合法和区间叠加法对比。通过提出的区间重叠率指标和区间名义值分别实现损伤定位和损伤程度的识别。数值模拟和实验室框架结构试验结果表明,区间分析能在测试数据较少时实现损伤识别,为损伤识别在实际结构中的应用提供了理论基础和技术手段。