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基于内聚力模型CZM的水工沥青混凝土开裂损伤影响因素分析
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作者 吴鹏 王俊杰 +2 位作者 刘良军 孙众 凌会坤 《中国农村水利水电》 北大核心 2025年第4期90-96,共7页
为探究水工沥青混凝土开裂损伤的影响因素,通过室内试验获取有限元参数,采用内聚力模型CZM对沥青混凝土开裂过程进行数值模拟。在沥青砂浆和沥青砂浆-骨料黏结面插入零厚度cohesive单元,通过程序代码实现骨料随机分布,分析了骨料形状及... 为探究水工沥青混凝土开裂损伤的影响因素,通过室内试验获取有限元参数,采用内聚力模型CZM对沥青混凝土开裂过程进行数值模拟。在沥青砂浆和沥青砂浆-骨料黏结面插入零厚度cohesive单元,通过程序代码实现骨料随机分布,分析了骨料形状及空间分布、试件尺寸、初始裂缝长度以及骨料含量对沥青混凝土抗裂性能的影响,模拟了沥青混凝土从裂缝萌芽、裂缝扩展到完全失效的全过程。结果表明:裂缝最初在沥青砂浆-骨料黏结面处萌芽,随后贯穿沥青砂浆界面从而完成开裂,其中骨料粒径越大、数量越多的区域,裂缝出现概率越大且数量越多;骨料形状越规则,分布越均匀,材料抵抗开裂能力就越强;小尺寸试样的抗裂性能受骨料空间分布影响更明显,力学性能变化更敏感;骨料含量占比越大,沥青砂浆-骨料黏结面量越多,即薄弱区域越多,沥青混凝土极限承载能力就越弱。 展开更多
关键词 沥青混凝土 半圆弯曲试验 内聚力模型 随机骨料 细观开裂
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基于内聚力模型的混凝土受拉断裂数值模拟与概率本构模型
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作者 郭文华 冶桐杰 陈定市 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期586-597,共12页
提出一种高效的混凝土多边形随机骨料生成算法,基于内聚力模型研究混凝土的细观断裂行为,并建立混凝土细观受拉概率本构模型。首先,采用Monte Carlo方法建立细观混凝土结构模型,并采用射线法判断多边形之间的干涉关系。其次,编制全局内... 提出一种高效的混凝土多边形随机骨料生成算法,基于内聚力模型研究混凝土的细观断裂行为,并建立混凝土细观受拉概率本构模型。首先,采用Monte Carlo方法建立细观混凝土结构模型,并采用射线法判断多边形之间的干涉关系。其次,编制全局内聚力单元插入程序,基于大量细观混凝土骨料模型的断裂数值模拟探究混凝土细观尺度断裂行为,并对模拟结果进行试验验证。最后,研究骨料体积分数和加载速率对混凝土断裂行为的影响,基于大量试件计算结果建立混凝土细观受拉概率本构模型。研究结果表明:采用射线法可有效提升随机多边形骨料的生成效率和投放体积;建立的混凝土细观概率力学本构模型能够反映骨料随机性导致的混凝土本构曲线变异性;混凝土抗拉强度随着骨料体积分数增加而呈现线性下降,但混凝土弹性模量有所增加;混凝土的抗拉强度随加载速率增加而明显提升。 展开更多
关键词 混凝土 细观层次 随机骨料 内聚力模型 断裂行为
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装配式风电混塔胶黏拼缝的内聚力本构模型及塔筒承载力研究
3
作者 黄赐荣 张栋梁 +3 位作者 付坤 李天昊 何澜 章家炜 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期71-81,共11页
为了探究装配式风电混塔胶黏拼缝的黏结性能以及塔筒整体的承载力,开展了混凝土-结构胶黏结界面的法向拉伸和切向剪切试验。针对混凝土黏结界面位置的裂纹开展以及破坏模式进行了详细考察,明确了黏结界面的法向以及切向的内聚力本构模... 为了探究装配式风电混塔胶黏拼缝的黏结性能以及塔筒整体的承载力,开展了混凝土-结构胶黏结界面的法向拉伸和切向剪切试验。针对混凝土黏结界面位置的裂纹开展以及破坏模式进行了详细考察,明确了黏结界面的法向以及切向的内聚力本构模型。基于试验得到的内聚力本构模型建立了6节段的装配式风电混塔简化模型,开展了装配式塔筒在纯扭及弯扭荷载工况下的承载能力研究,探究了竖缝结构胶对于装配式混塔承载力的影响。研究表明:混凝土-结构胶-混凝土黏结试件的剪切破坏模式以黏结界面破坏为主,抗剪性能会弱于混凝土本身;而法向拉伸破坏模式以混凝土基材破坏为主,抗拉性能会强于混凝土本身;通过数值模拟计算结果发现,相比于摩擦接触模型,竖缝内聚力模型(cohesive zone model,CZM)的抗扭承载能力有显著提升,但扭矩持续加载导致竖缝内聚力单元破坏后,其抗扭承载力和摩擦接触模型相近。 展开更多
关键词 陆上风电 装配式 混塔 胶黏拼缝 内聚力模型(czm) 数学本构模型 抗扭承载力
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基于内聚力模型的某型挂钩悬挂失效分析
4
作者 李增伟 侯泽伟 +1 位作者 洪家旺 祁军义 《中国机械工程》 北大核心 2025年第9期1934-1941,共8页
针对某型挂钩在进行挂载试验时阻铁镉镀层脱落造成阻铁下滑而导致悬挂物悬挂姿态发生偏转甚至有掉落风险的问题展开研究。基于内聚力模型建立了预设垂直裂纹和界面裂纹的挂钩挂载有限元模型,通过裂纹损伤因子判定裂纹失效形式,并构建了... 针对某型挂钩在进行挂载试验时阻铁镉镀层脱落造成阻铁下滑而导致悬挂物悬挂姿态发生偏转甚至有掉落风险的问题展开研究。基于内聚力模型建立了预设垂直裂纹和界面裂纹的挂钩挂载有限元模型,通过裂纹损伤因子判定裂纹失效形式,并构建了止动臂/阻铁的局部接触模型,研究镀层界面脱黏过程中的摩擦因数变化情况。结果表明,在挂钩挂载过程中,阻铁镀层与基材在结合面处产生面内剪切应力差导致界面脱黏,但整个过程不产生垂直裂纹,同时在界面脱黏过程中接触面摩擦因数会短暂降低至0.05以下,低于阻铁下滑的临界滑动摩擦因数。 展开更多
关键词 挂钩 摩擦因数 镀层 内聚力模型 脱黏损伤
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基于内聚力模型的配筋钢纤维混凝土结构承载性能研究
5
作者 孟栋栋 黄逸群 林本清 《重庆大学学报》 北大核心 2025年第8期54-66,共13页
为研究配筋钢纤维混凝土结构在断裂破坏全过程中的力学响应及断裂损伤机理,基于内聚力单元提出了一种配筋钢纤维混凝土结构数值模型的建模方法,内聚力单元被用于表征钢纤维混凝土潜在断裂面及钢筋-混凝土界面。基于所建立模型,提出了综... 为研究配筋钢纤维混凝土结构在断裂破坏全过程中的力学响应及断裂损伤机理,基于内聚力单元提出了一种配筋钢纤维混凝土结构数值模型的建模方法,内聚力单元被用于表征钢纤维混凝土潜在断裂面及钢筋-混凝土界面。基于所建立模型,提出了综合考虑复合损伤作用、缝间摩擦以及纤维桥接效应的钢纤维混凝土本构模型。此外,在经典钢筋-混凝土界面黏结滑移模型的基础上,补充考虑界面法向分离及其对切向黏结性能弱化作用,建立了一种改进的钢筋-混凝土界面本构模型。为验证模型准确性,设计了一组配筋钢纤维混凝土梁的四点弯曲试验。通过对比模拟与试验结果,所建立的数值模型具有一定的适用性,能够较好地模拟配筋钢纤维混凝土的断裂破坏全过程力学响应以及相应的断裂形态。基于所建立本构模型的特点,进一步研究了纤维掺量和钢纤维混凝土缝间摩擦系数对结构承载性能的影响。研究结果表明,当纤维掺量较小以及摩擦系数取值不合理时(系数偏小或不考虑摩擦),结构的承载性能在塑性阶段会受到显著影响,主要表现为承载能力下降且脆性增大。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土 内聚力模型 本构模型 损伤断裂 桥接效应 黏结滑移
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基于内聚力模型的潜航器浮力材料集成结构界面脱黏扩展研究
6
作者 黄文华 李飘 +1 位作者 李旭 黄东 《中国舰船研究》 北大核心 2025年第3期194-201,共8页
[目的]为了有效评估潜航器浮力材料集成结构在深水状态下的安全性与完整性,综合实验与仿真,研究钢-浮力材料界面脱黏损伤的产生与扩展行为。[方法]首先,基于标准实验与仿真标定获取材料界面的力学参数,并依此构建用于界面破坏仿真的内... [目的]为了有效评估潜航器浮力材料集成结构在深水状态下的安全性与完整性,综合实验与仿真,研究钢-浮力材料界面脱黏损伤的产生与扩展行为。[方法]首先,基于标准实验与仿真标定获取材料界面的力学参数,并依此构建用于界面破坏仿真的内聚力接触模型。然后基于有限元仿真,通过全局应力/变形分析初步估算结构内部的高应力梯度区域与损伤易产生的位置,并采用子模型精细化仿真分析手段,明确界面损伤的扩展路径与扩展模式。[结果]界面脱黏易发生于集成结构内部的环肋板顶端区域,脱黏以I型张开型为主,沿环向与结构外表面方向扩展。[结论]初步掌握了潜航器浮力材料集成结构的界面破坏位置与演化规律,为复杂工况下的界面破坏计算,以及未来界面性能的改性与优化设计提供了依据。 展开更多
关键词 潜航器 浮力材料 浮力 结构完整性 界面脱黏 损伤扩展 内聚力模型 模型 有限元分析
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基于内聚力模型的再生沥青混合料低温断裂性能研究 被引量:8
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作者 吴昊 宋卫民 邓子成 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期473-484,共12页
内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机... 内聚力模型(CZM)在沥青混凝土开裂研究中得到了广泛应用,但采用内聚力模型对再生沥青混凝土断裂的研究还很少。本文采用随机算法和坐标控制法建立包含旧集料和新集料的再生沥青混合料半圆弯拉模型,将模型分为集料同分布模型和集料随机分布模型两类。研究-10℃时不同RAP掺量(0、25%、50%、75%、100%,质量分数)对再生沥青混合料SCB试件应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)的影响。研究结果表明:无RAP掺入的SCB试件具有较好的断裂性能;随着RAP掺量增大,应力强度因子K_(IC)、断裂能G_(F)和抗裂指数I_(CR)均减小,表明RAP的掺入会削弱沥青混合料的低温断裂性能;采用有限元模型得到的断裂参数与室内试验结果一致;相比于集料同分布模型,集料随机分布模型各评价指标的变异性系数整体更大,表明集料分布状态对开裂结果有一定影响;当计算样本足够多时,这两类模型获得的抗裂参数变化规律一致,可有效评价再生沥青混合料断裂性能。 展开更多
关键词 再生沥青混合料 应力强度因子 断裂能 抗裂指数 内聚力模型
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基于Roe-Siegmund循环内聚力模型焊趾疲劳裂纹萌生仿真 被引量:2
8
作者 赵秋 唐琨 +1 位作者 李英豪 吴维青 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期61-67,I0006,共8页
为建立焊趾疲劳裂纹萌生行为仿真方法,基于Roe-Siegmund循环内聚力模型对ABAQUS进行二次开发,形成用于反映疲劳累积损伤的VUMAT子程序,依据文献方法及试验数据获取Q345焊接区域材料的内聚力参数,通过Voronoi图法和内聚力单元法生成具有... 为建立焊趾疲劳裂纹萌生行为仿真方法,基于Roe-Siegmund循环内聚力模型对ABAQUS进行二次开发,形成用于反映疲劳累积损伤的VUMAT子程序,依据文献方法及试验数据获取Q345焊接区域材料的内聚力参数,通过Voronoi图法和内聚力单元法生成具有疲劳累积损伤特性和晶粒特征的微观模型,并与宏观对接焊缝模型合并,进行多尺度疲劳裂纹萌生仿真模拟,获得裂纹萌生路径、临界循环次数及晶粒力学响应特征.结果表明,此方法能够自发地选择符合实际情况的裂纹萌生位置以及短裂纹扩展路径,完成对焊接区域材料微观断裂过程的模拟,不同仿真组获取的临界循环次数存在于一定的分布范围内,模型中的累积内聚力长度需通过试验数据进行拟合. 展开更多
关键词 焊趾 裂纹萌生 循环内聚力模型 内聚力单元法 Voronoi图法
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基于内聚力模型的汽轮机末级叶片涂层裂纹扩展数值模拟 被引量:1
9
作者 孙长青 方镜森 +1 位作者 王超 张小辉 《汽轮机技术》 北大核心 2024年第2期156-160,共5页
为探究汽轮机末级叶片基体与涂层结合强度和分析涂层裂纹萌生及扩展规律,基于双线性内聚力模型理论,建立了基体-涂层界面裂纹扩展计算力学模型,采用有限元仿真方法模拟了汽轮机末级叶片熔覆涂层脱落情况。结果表明,涂层和基体材料参数... 为探究汽轮机末级叶片基体与涂层结合强度和分析涂层裂纹萌生及扩展规律,基于双线性内聚力模型理论,建立了基体-涂层界面裂纹扩展计算力学模型,采用有限元仿真方法模拟了汽轮机末级叶片熔覆涂层脱落情况。结果表明,涂层和基体材料参数会影响涂层脱落时的裂纹扩展规律和力学响应;适当增大基体材料弹性模量和减小涂层材料弹性模量能延缓水蚀过程中涂层的失效时间;增大涂层和基体材料弹性模量,能提高涂层与基体结合界面在裂纹扩展中所能承受的最大应力,进而提升涂层与基体结合界面的耐冲击能力。 展开更多
关键词 内聚力模型 数值模拟 有限元 结合强度
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利用内聚力模型(CZM)模拟弹粘塑性多晶体的裂纹扩展 被引量:16
10
作者 吴艳青 张克实 《应用数学和力学》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期454-462,共9页
采用内聚力模型(CZM),模拟多晶体中起裂于晶界的二维平面应变裂纹扩展.结果表明,弹粘塑性体中,初始裂纹尖端不会最先开裂.晶体本构的率敏感指数表征了塑性变形和内聚力区耗散两种机制的相互竞争.率敏感指数越大,塑性耗散能越大,内聚力... 采用内聚力模型(CZM),模拟多晶体中起裂于晶界的二维平面应变裂纹扩展.结果表明,弹粘塑性体中,初始裂纹尖端不会最先开裂.晶体本构的率敏感指数表征了塑性变形和内聚力区耗散两种机制的相互竞争.率敏感指数越大,塑性耗散能越大,内聚力区粘着能越小,使材料的塑性变形越容易,内聚力区诱发的破坏越不易;率敏感指数越小,材料响应越接近弹塑性性质,塑性耗散能减小,粘着能增大,外力功易转化为内聚力区的粘着能,使内聚力单元更易分离.增大内聚力区结合强度或临界张开位移使晶内和晶界的三轴应力度减小,即提高内聚力区韧性也使基体材料抗孔洞损伤能力提高. 展开更多
关键词 裂纹扩展 弹粘塑性 内聚力模型 多晶体 晶界
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钢-ECO混凝土交界面力学性能及内聚力模型研究
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作者 黄方林 廖静雯 +2 位作者 高英杰 朱赫 周德 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期5198-5208,共11页
近年来,经济节能优化型混凝土(Ecology Conservation Optimization Concrete,简称ECO混凝土)由于自身优异的性能在钢桥面铺装工程中受到青睐,但其与钢板交界面的力学性能鲜有研究,从而制约了其进一步的广泛应用。为了研究钢-ECO混凝土... 近年来,经济节能优化型混凝土(Ecology Conservation Optimization Concrete,简称ECO混凝土)由于自身优异的性能在钢桥面铺装工程中受到青睐,但其与钢板交界面的力学性能鲜有研究,从而制约了其进一步的广泛应用。为了研究钢-ECO混凝土交界面的力学性能,设计制作3个钢-ECO混凝土交界面试件进行四点弯曲试验。试验结果表明:相比普通的钢-混凝土交界面,钢-ECO混凝土交界面的黏结强度、刚度和极限张开位移分别提高了289.3%、368.4%和160.0%,具有更好的力学性能。此外,为准确描述钢-ECO混凝土交界面的法向开裂行为,提出一种适用于钢-ECO混凝土交界面法向开裂的内聚力模型,并基于对试验数据的回归分析和断裂边界条件确定了模型系数的取值。研究结果表明:提出的内聚力模型可以较为准确地表征钢-ECO混凝土交界面法向开裂损伤的萌生与发展过程,并能简便计算钢-ECO混凝土交界面的黏结强度、刚度、损伤起始时临界位移和临界断裂能。同时,与指数型模型相比,提出模型应用于各试件下降段的均方误差分别降低了57.3%、46.0%和72.9%,显著提高了内聚力模型的精度。研究结果可为ECO混凝土的实际工程应用提供理论依据,进一步推动ECO混凝土在土木工程领域的广泛应用。 展开更多
关键词 钢桥面 ECO混凝土 界面力学性能 四点弯曲试验 内聚力模型
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基于统一相场理论和内聚力模型的钢纤维混凝土损伤破坏细观研究
12
作者 王辉明 单禹宁 吴国政 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第32期14003-14012,共10页
钢纤维已成为土木工程中应用需求不断增长的增强材料,因而钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC)的损伤、断裂也是工程中亟需解决的关键问题。基于最新提出的统一相场理论和内聚力模型,建立由钢纤维、骨料、砂浆及界面过... 钢纤维已成为土木工程中应用需求不断增长的增强材料,因而钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC)的损伤、断裂也是工程中亟需解决的关键问题。基于最新提出的统一相场理论和内聚力模型,建立由钢纤维、骨料、砂浆及界面过渡区构成的SFRC细观有限元模型并结合试验予以验证。针对单轴拉伸、三点弯曲等工况,考察钢纤维掺量和长度、骨料形状、初始切口缺陷等因素对SFRC抗拉和抗折性能的影响,对SFRC的力学性能及损伤破坏机理进行研究。结果表明:基于相场损伤模型和内聚力模型建立的SFRC细观有限元模型具有较好的准确性和可靠性;SFRC抗拉强度受钢纤维掺量的影响较大,在掺量取2%时性价比较高,比0.5%掺量时约提高34.2%,骨料形状和钢纤维长度的影响较小;SFRC抗折强度受钢纤维掺量及切口深度的影响较大,掺入0.2%、0.35%和0.5%的钢纤维使SFRC切口梁承载力分别提高了20.7%、38.9%和63.7%,相比切口深度为25 mm的SFRC切口梁,切口深度为40 mm和55 mm的SFRC切口梁承载力分别降低了19.9%和39.8%。供钢纤维混凝土工程分析和设计参考。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土(SFRC) 统一相场理论 内聚力模型 损伤破坏 细观有限元
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基于扩散-内聚力耦合模型的316L不锈钢溶解氧环境下应力腐蚀开裂速率仿真分析 被引量:1
13
作者 巴思博 凌玲 +1 位作者 张骏杰 王学林 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1441-1448,共8页
高温水环境下溶解氧是影响奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要环境参数之一。基于应力腐蚀的滑移-溶解理论,建立了一种氧扩散与内聚力耦合的应力腐蚀裂纹模拟模型。采用内聚力有限元数值方法模拟了在325℃高温水溶解氧环境下316L奥氏体不... 高温水环境下溶解氧是影响奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂的主要环境参数之一。基于应力腐蚀的滑移-溶解理论,建立了一种氧扩散与内聚力耦合的应力腐蚀裂纹模拟模型。采用内聚力有限元数值方法模拟了在325℃高温水溶解氧环境下316L奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂行为,分析了溶解氧含量与加工硬化对裂纹扩展速率(Crack Growth Rate,CGR)的影响。结果表明,通过标定的模型参数,建立的模型可以预测不同溶解氧含量下材料应力腐蚀裂纹扩展速率,计算结果与文献中的实验测量结果一致。在模拟的高温水环境和应力强度因子条件下,316L不锈钢应力腐蚀裂纹扩展速率与屈服强度关系可表示为CGR∝σ_(y)^(2.028)。 展开更多
关键词 有限元分析 应力腐蚀 内聚力模型 溶解氧
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基于相场耦合内聚力模型的身管镀层剥落数值模拟
14
作者 高健 邹利波 于存贵 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期4081-4093,共13页
身管武器在使用过程中其内膛镀层会发生剥落现象,缩短身管武器使用寿命,该现象的机理尚未明确。为研究身管武器内膛镀层剥落现象,提出一种相场耦合内聚力模型的数值模拟方法。考虑到相场具有的连续介质力学特性在裂纹扩展模拟中的优越... 身管武器在使用过程中其内膛镀层会发生剥落现象,缩短身管武器使用寿命,该现象的机理尚未明确。为研究身管武器内膛镀层剥落现象,提出一种相场耦合内聚力模型的数值模拟方法。考虑到相场具有的连续介质力学特性在裂纹扩展模拟中的优越性以及内聚力模型在多相材料界面损伤模拟中的普遍适用性,针对身管武器镀层和基体内部的裂纹扩展行为使用相场进行模拟,而针对基体和镀层界面的损伤使用内聚力模型进行模拟。针对裂纹在界面处发生偏转的现象,开展一条裂纹和两条裂纹发生扩展的有限元仿真,并与试验结果进行对比;研究镀层存在多条裂纹时不同裂纹间距对界面损伤的影响;此外还讨论了相场特征长度对裂纹扩展行为的影响。研究结果表明:当裂纹扩展至基体和镀层界面时会转而沿界面向两侧扩展,最终演化为界面失效;当多条裂纹扩展至界面处时,界面损伤主要发生在多条裂纹之间的区域,最终演化为镀层剥落;裂纹间距对界面的初始损伤和界面损伤发展速度存在影响;新提出的相场耦合内聚力模型的数值模拟方法可以作为研究身管镀层失效机理的计算方法。 展开更多
关键词 身管武器 镀层 相场方法 内聚力模型 有限元模拟
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基于内聚力模型数值算法的无砟道床变形与损伤分析
15
作者 严道斌 石梓煊 许玉德 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期139-147,共9页
针对高速铁路无砟道床层间黏结数值模拟问题,推导混合断裂模式双线性内聚力模型,提出有限元分析框架下的双线性内聚力模型(CZM)数值算法,通过与有限元软件计算结果对比,验证算法的正确性。基于所提出算法,以内聚力单元模拟层间界面,建立... 针对高速铁路无砟道床层间黏结数值模拟问题,推导混合断裂模式双线性内聚力模型,提出有限元分析框架下的双线性内聚力模型(CZM)数值算法,通过与有限元软件计算结果对比,验证算法的正确性。基于所提出算法,以内聚力单元模拟层间界面,建立CRTSⅢ型板式无砟道床有限元模型,分析温度梯度荷载作用下结构变形与层间损伤规律。结果表明:所提出CZM数值算法与有限元软件计算结果一致,可以反映内聚力单元在受拉、受剪、受拉剪模式下的力学与损伤特性;在-50~100℃/m温度梯度范围内,正温度梯度荷载作用下轨道板垂向位移可达0509 mm,负温度梯度荷载作用下则可达0409 mm;轨道板与自密实混凝土层层间损伤受正温度梯度影响大,层间损伤萌生于板角并向板中发展,温度梯度为972℃/m时层间黏结局部失效。 展开更多
关键词 高速铁路 无砟道床 结构变形 层间损伤 双线性内聚力模型 数值算法 温度梯度
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再生混凝土模型界面过渡区断裂行为与数值模拟 被引量:1
16
作者 武军 丁亚红 +1 位作者 郭猛 郭书奇 《材料导报》 北大核心 2025年第18期138-145,共8页
采用三点弯曲梁法研究了水灰比和碳化骨料对再生混凝土(Recycled aggregate concrete,RAC)模型界面过渡区(Interfacial transition zone,ITZ)棱柱体试件(40 mm×40 mm×160 mm)断裂行为的影响规律;并基于内聚力模型,采用ABAQUS... 采用三点弯曲梁法研究了水灰比和碳化骨料对再生混凝土(Recycled aggregate concrete,RAC)模型界面过渡区(Interfacial transition zone,ITZ)棱柱体试件(40 mm×40 mm×160 mm)断裂行为的影响规律;并基于内聚力模型,采用ABAQUS有限元软件研究了不同裂缝高度和界面强度对其断裂行为的影响规律。结果表明:模型ITZ断裂行为的荷载-位移曲线由上升直线段、上升曲线段、下降曲线段三个部分组成。随水灰比增大(0.40、0.45、0.50),模型ITZ的临界位移和最大荷载逐渐减小,而碳化骨料使得最大荷载分别提高64.40%、37.26%、32.02%。随裂缝高度增加(0、4、8、12、16 mm),荷载-位移曲线的临界位移逐渐增大,最大荷载和失稳韧度逐渐减小,并且这三者相邻裂缝高度间以及相邻界面强度间的变化百分比逐渐减小。随界面强度增大(0.6、1.2、2.8 MPa),这三者的变化趋势与随裂缝高度增大正好相反。本研究可为RAC力学性能与ITZ力学行为的关联机制研究提供参考。 展开更多
关键词 界面过渡区 断裂行为 荷载-位移曲线 失稳韧度 碳化骨料 内聚力模型 ABAQUS
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基于内聚力单元的土石混合体细观数值方法
17
作者 张佩 杨承儒 +1 位作者 侯世伟 杜修力 《岩土力学》 北大核心 2025年第5期1620-1631,共12页
土石混合体是一种由强度较高的块石和强度较低的土体基质组成的非均质材料,荷载作用下其细观组分具有复杂的相互作用。结合土石混合体的细观结构特征,将土体与块石界面以及土体基质内部视为材料的薄弱位置,基于内聚力模型描述该薄弱位... 土石混合体是一种由强度较高的块石和强度较低的土体基质组成的非均质材料,荷载作用下其细观组分具有复杂的相互作用。结合土石混合体的细观结构特征,将土体与块石界面以及土体基质内部视为材料的薄弱位置,基于内聚力模型描述该薄弱位置的裂缝萌生、扩展及断裂,编制内聚力单元插入程序,进而结合材料直剪试验结果,分别给出土体基质内部内聚力单元与土石界面内聚力单元的材料参数确定方法,发展了基于内聚力模型的土石混合体细观数值方法。在此基础上,开展不同细观结构的土石混合体双轴压缩数值试验,结合内聚力单元失效状态,明确不同细观因素对材料宏细观力学特性的影响规律。结果表明:内聚力单元剪切方向最大允许名义应力可由直剪试验荷载位移曲线峰值剪切应力确定,最大有效位移可由最大剪切位移的1/5进行确定,切向摩擦系数可由残余剪切应力与法向应力的比值确定。建立的基于内聚力单元的土石混合体细观数值方法,可较好地描述材料的力学特性和变形规律,特别是能反映出低围压下的材料应变软化行为。 展开更多
关键词 土石混合体 内聚力模型 细观数值方法 界面力学行为 应变软化
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HTPB推进剂/绝热层界面模型优化及数值模拟
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作者 王旭阳 陈雄 +2 位作者 许进升 王琛禹 姜韶宇 《火炸药学报》 北大核心 2025年第8期770-778,I0004,共10页
为了更加准确地研究HTPB推进剂/绝热层界面力学性能,根据某HTPB推进剂组成设计了等效模拟推进剂,随后浇注了HTPB推进剂/绝热层界面标准试验件并开展了界面破坏试验,测得加载点的载荷—位移曲线;通过对现有模型进行改进,得到了更加符合... 为了更加准确地研究HTPB推进剂/绝热层界面力学性能,根据某HTPB推进剂组成设计了等效模拟推进剂,随后浇注了HTPB推进剂/绝热层界面标准试验件并开展了界面破坏试验,测得加载点的载荷—位移曲线;通过对现有模型进行改进,得到了更加符合试验结果的内聚力模型,并结合Hooke-Jeeves优化算法反演得到了更加准确的界面参数;通过编写UMAT子程序对试验过程进行了仿真模拟。结果表明,所建立的界面模型能够很好地描述界面破坏过程的典型特征,反映出HTPB推进剂/绝热层黏接界面的软化特性,准确预测了界面的失效时刻;同时试验测得的黏接强度与真实值相差不大,修正量在4%以内;而断裂能则与真实值偏离较多,修正量均大于10%,模型参数需通过反演分析确定。表明了所建立的改进型内聚力模型的正确性,可用于固体火箭发动机装药黏接界面的力学性能模拟。 展开更多
关键词 物理化学 模拟推进剂 HTPB推进剂 内聚力模型 界面脱粘 数值模拟
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基于内聚力模型的盾构管片承载能力测试方法分析及评估:以福州滨海快线地铁项目为例
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作者 赵善鹏 吴宣哲 +1 位作者 薛华坤 张伟 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第27期11519-11528,共10页
盾构管片的结构性能对于盾构法施工隧道的安全及正常服役有着至关重要的作用,因此有必要对盾构管片的受力性能进行详细的研究及了解。目前,针对盾构管片结构承载能力的试验测试方法主要有原型管片测试法以及更为经济的对称倾角梁测试法... 盾构管片的结构性能对于盾构法施工隧道的安全及正常服役有着至关重要的作用,因此有必要对盾构管片的受力性能进行详细的研究及了解。目前,针对盾构管片结构承载能力的试验测试方法主要有原型管片测试法以及更为经济的对称倾角梁测试法。为研究对称倾角梁所得的盾构管片承载性能与实际原型管片承载性能间的关系,基于内聚力模型,考虑混凝土缝间摩擦以及钢筋-混凝土界面法向分离,分别建立了混凝土潜在断裂面以及钢筋混凝土界面本构模型,提出了一种适用于盾构管片承载力分析的钢筋混凝土结构断裂损伤全过程数值分析模型,并基于已有的盾构管片原型试验对模型进行了检验。最后,基于福州滨海快线地铁项目所用的典型管片,采用已建立的模型分析了原型管片试验与对称倾角梁试验所得管片承载力间的关系,并对结果进行了分析及评估。 展开更多
关键词 盾构管片 对称倾角梁 内聚力模型 本构模型 有限元分析
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基于钢丝绳内聚力模型参数的构件与验证
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作者 佘永明 代鹰 +1 位作者 张黎 李梁 《煤炭工程》 北大核心 2024年第9期172-178,共7页
为了确定双线性钢丝绳内聚力模型法向、切向、临界应力等参数值,文章提出了一种基于钢丝绳内聚力模型的构建与验证的方法。首先建立内聚力理论模型,分析法向、切向拉伸粘合强度与位移的变化关系;然后通过小型硫化装置制备法向和切向拉... 为了确定双线性钢丝绳内聚力模型法向、切向、临界应力等参数值,文章提出了一种基于钢丝绳内聚力模型的构建与验证的方法。首先建立内聚力理论模型,分析法向、切向拉伸粘合强度与位移的变化关系;然后通过小型硫化装置制备法向和切向拉伸粘合强度测定实验试样,使用万能拉伸试验机对参数进行测定。最后基于实验结果提取的双线性内聚力模型参数值,使用有限元仿真软件ABAQUS对实验过程进行模拟仿真验证。实验结果显示仿真结果与实验结果最大误差约为2.7%,准确测定所需的钢丝绳-橡胶粘合界面的内聚力参数,适用于描述钢-橡胶界面的粘合、失效等情况。 展开更多
关键词 内聚力模型 有限元仿真 粘合强度 切向拉伸 法向拉伸
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