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混凝土梁裂纹扩展的内聚区模型数值模拟 被引量:4
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作者 琚宏昌 陈国荣 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 2008年第3期10-14,共5页
为了对混凝土简支梁进行动载荷下断裂破坏的数值模拟,运用动力学虚功原理、时间步长、双线性内聚区模型,采用常规有限元下内聚区模型相结合的方法,编制了简支梁动态分析的程序代码.借助于商业软件ABAQUS强大的前、后处理的功能,验证内... 为了对混凝土简支梁进行动载荷下断裂破坏的数值模拟,运用动力学虚功原理、时间步长、双线性内聚区模型,采用常规有限元下内聚区模型相结合的方法,编制了简支梁动态分析的程序代码.借助于商业软件ABAQUS强大的前、后处理的功能,验证内聚单元尺寸应当控制在内聚区长度的二分之一以内.在裂纹开裂后的起始阶段,裂纹扩展速度较慢,随后以平稳速度向上传播.算例证明,常规有限元与内聚区模型相结合的方法在模拟裂纹自然发生的断裂过程方面有着广阔的应用前景. 展开更多
关键词 动力学 内聚区模型 有限元 断裂 数值模拟
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含裂纹简支梁在均布荷载作用下的内聚区模型解析函数 被引量:3
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作者 段树金 解沅衡 +1 位作者 侯永康 安蕊梅 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期310-315,503,共7页
对于含切口简支梁受均布荷载作用的问题,基于Williams应力函数,通过边界配置法并借用无裂纹体应力边界条件,求得了含高阶项的全场解析解及相应的应力强度因子K_Ⅰ。基于"Duan and Nakagawa’s"模型,通过对首项(奇异项)进行加... 对于含切口简支梁受均布荷载作用的问题,基于Williams应力函数,通过边界配置法并借用无裂纹体应力边界条件,求得了含高阶项的全场解析解及相应的应力强度因子K_Ⅰ。基于"Duan and Nakagawa’s"模型,通过对首项(奇异项)进行加权积分,消除了裂缝尖端应力呈无穷大的奇异性,得到了内聚区模型的全场解析解。通过对不同解法下典型截面正应力分布的比较,表明内聚区模型解消除了裂缝尖端应力的奇异性,比函数叠加法的结果精度更高,这样的数学力学模型可以从宏观上反映混凝土类材料的断裂特性。 展开更多
关键词 含切口简支梁 边界配置法 内聚区模型 解析解
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基于内聚区模型的连续油管韧性断裂研究
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作者 李举 赵广慧 +2 位作者 梁政 廖贵鹏 李鲲 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期1319-1325,1424,共8页
依据连续油管用CT80钢的三点弯曲试样的断裂实验,通过基于改进Levenberg-Marquardt优化算法的反演分析确定了CT80钢的内聚区模型参数,为连续油管的韧性断裂研究提供了有效的内聚区模型。将所确定的最优内聚区模型通过UMAT嵌入ABAQUS软件... 依据连续油管用CT80钢的三点弯曲试样的断裂实验,通过基于改进Levenberg-Marquardt优化算法的反演分析确定了CT80钢的内聚区模型参数,为连续油管的韧性断裂研究提供了有效的内聚区模型。将所确定的最优内聚区模型通过UMAT嵌入ABAQUS软件,建立了井筒内含环向穿透裂纹连续油管的有限元模型,模拟了有内压和无内压条件下裂纹韧性的扩展规律。通过研究含裂纹连续油管的加载面轴向力随加载位移的变化,确定了连续油管的临界穿透裂纹尺寸,为连续油管的"先漏后断"评定提供依据。结果表明:内压使裂纹更容易扩展,且裂纹的初始尺寸越小,内压的作用越明显;内压对临界穿透裂纹尺寸会产生显著影响,承受30MPa内压的连续油管,在轴向极限拉力作用下的临界穿透裂纹尺寸仅为无内压情况下的52.7%。 展开更多
关键词 连续油管 内聚区模型 反演分析 “先漏后断”评定理论 韧性断裂
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碳/玻璃纤维混编复合材料和钢板的单搭接接头的力学性能分析与预测 被引量:1
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作者 陈洋 胡宁 +2 位作者 敬敏 宁慧铭 马春华 《重庆大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期68-81,共14页
对碳/玻璃纤维混编纤维增强复合材料(FRP)和金属的粘接接头、铆接接头及粘铆混合连接接头的力学性能进行了系统的仿真和试验研究。分别使用内聚区损伤模型、金属失效准则和Hashin失效准则有效地模拟试验中胶层的脱粘失效、铆钉的断裂和... 对碳/玻璃纤维混编纤维增强复合材料(FRP)和金属的粘接接头、铆接接头及粘铆混合连接接头的力学性能进行了系统的仿真和试验研究。分别使用内聚区损伤模型、金属失效准则和Hashin失效准则有效地模拟试验中胶层的脱粘失效、铆钉的断裂和FRP板的损伤。结合3种失效准则建立粘铆混合连接的有限元模型,并对其混合连接接头的拉伸力学性能进行预测。结果表明有限元模型准确地预测了混合连接试验的最大载荷、失效位移、失效形式和复杂失效过程的各个阶段。混编FRP在有胶层的接头的失效模式上表现出了特殊性,作为编织纱的玻璃纤维被撕脱。此外,基于以上模型研究了胶层厚度对混合连接接头力学性能的影响规律。随着胶层厚度增加,接头的最大载荷先增大后减小,FRP板铆钉孔周围的失效范围逐渐增大。 展开更多
关键词 混合编织复合材料 单搭接接头 胶层厚度 力学性能 内聚区模型
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基于扩展有限元法的重组竹Ⅰ型断裂数值模拟分析 被引量:4
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作者 刘明凯 周爱萍 +1 位作者 刘燕燕 盛宝璐 《林业工程学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期49-56,共8页
重组竹作为一种高强度复合材料正被逐渐用于建筑领域,但其工艺特点决定了重组竹构件是带裂纹工作的。以ABAQUS有限元软件为平台,结合扩展有限元法(XFEM)和内聚区模型(CZM)对重组竹I型断裂进行数值模拟。三维双悬臂梁(DCB)模型采用基于... 重组竹作为一种高强度复合材料正被逐渐用于建筑领域,但其工艺特点决定了重组竹构件是带裂纹工作的。以ABAQUS有限元软件为平台,结合扩展有限元法(XFEM)和内聚区模型(CZM)对重组竹I型断裂进行数值模拟。三维双悬臂梁(DCB)模型采用基于牵引分离法则的内聚行为描述裂纹的启裂和扩展,得到裂纹扩展全过程的可视结果和外荷载-裂纹张开口位移曲线(P-δ曲线),并对比模拟曲线和试验曲线,考虑峰值荷载存在差异的合理性。再进一步处理荷载-位移曲线,得到裂纹扩展阻力曲线(R曲线),并通过对比R曲线再次验证了该数值方法的有效性,为工程实际应用提供参考。在此基础上,又对比了5种不同厚度和3种不同初始裂纹长度条件下的重组竹I型断裂能量释放率,分析了厚度和初始裂纹长度2种尺寸参数对重组竹断裂韧性的影响。结果表明:薄试件具有较大的断裂韧度,随着厚度增大,双悬臂构件由平面应力状态转为平面应变状态,双悬臂梁的能量释放率趋于一个恒定的较低值,其中,厚度大于40 mm的试件模拟准确度较高。对于处于平面应变状态下的双悬臂梁,其初始裂纹长度对断裂韧度的模拟结果影响较小。 展开更多
关键词 重组竹 扩展有限元法(XFEM) 内聚区模型 尺寸效应 断裂韧度 数值模拟
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基于CZM的FRP约束空心组合柱的承载性能预测
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作者 刘炀 谢桂华 +2 位作者 朱宇杰 严鹏 陶子安 《江苏大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第1期112-118,共7页
基于内聚区模型(CZM),研究了纤维增强复合材料(FRP)约束空心钢管混凝土组合柱的轴压性能数值分析方法和模型,并与试验结果对比,验证了数值模型的有效性.在此基础上,研究了主要设计参数对组合柱轴压性能的影响.研究结果表明:CZM适用于FR... 基于内聚区模型(CZM),研究了纤维增强复合材料(FRP)约束空心钢管混凝土组合柱的轴压性能数值分析方法和模型,并与试验结果对比,验证了数值模型的有效性.在此基础上,研究了主要设计参数对组合柱轴压性能的影响.研究结果表明:CZM适用于FRP约束空心钢管混凝土组合柱的FRP粘结界面性能的研究;增大混凝土强度等级、FRP的层数和钢管厚度,能够使结构承载性能提高,但同时可能增大FRP粘结层的横向变形,从而导致FRP脱粘风险增大;同等条件下,相对于玻璃纤维复合材料(GFRP),碳纤维复合材料(CFRP)更有利于提高结构的力学性能;FRP约束空心钢管混凝土组合柱的内边界几何形状对结构性能具有重要影响,提高内边界的光滑程度能优化结构的内应力分布,从而提高其承载性能. 展开更多
关键词 空心钢管混凝土柱 纤维增强复合材料 内聚区模型 承载性能 数值模拟
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