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基于相场法的周期性多孔结构断裂行为研究
被引量：
6
1
作者
应宇轩
黄玮
+1 位作者
马玉娥
彭帆
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期3430-3443,共14页
周期性多孔结构具有质量轻、比密度低、比强度高、隔音等优良特点,同时也能很好地满足结构-功能一体化的需求,在许多领域具有广泛的应用前景.目前,对周期性多孔结构在复杂载荷下的力学响应和断裂行为的研究较少.采用细观力学和相场方法...
周期性多孔结构具有质量轻、比密度低、比强度高、隔音等优良特点,同时也能很好地满足结构-功能一体化的需求,在许多领域具有广泛的应用前景.目前,对周期性多孔结构在复杂载荷下的力学响应和断裂行为的研究较少.采用细观力学和相场方法相结合,基于二维代表性体积单元RVE模型,施加能实现比例加载的周期性边界条件,研究周期性多孔结构在复杂多轴比例加载状态下的裂纹萌生位置、断裂模式、承载极限及其变化规律.本文的数值模拟结果表明:首先,周期性多孔结构在竖直方向拉伸载荷作用下,裂纹均从孔边萌生并沿水平方向同步扩展;其次,在双轴载荷作用下,随着水平载荷的增加,结构在竖直方向的极限拉伸载荷逐渐增大;当双轴拉伸载荷等值时,结构的抗拉强度达到最大,此时断裂模式呈现为十字正交型开裂;最后,面内剪切应力的引入会导致结构的拉伸强度极限降低,孔边裂纹的萌生位置和扩展路径发生偏移,裂纹模式从单S型转变为双弧线型,裂纹向水平位置上相邻的孔洞扩展.随着水平载荷的增加,裂纹模式最终转变为斜裂纹,从孔边对角线位置萌生并沿着45°方向扩展.
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关键词
周期性多孔结构
相场
断裂
RVE模型
多轴加载
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职称材料
基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计
被引量：
2
2
作者
占金青
孙宇
+1 位作者
王啸
刘敏
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期1522-1532,共11页
为了考虑载荷不确定性对多尺度拓扑优化结果的影响,提出一种基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计方法。假设宏观结构由材料微结构周期性排列构成,采用能量均匀化方法求解微结构的宏观等效弹性矩阵。考虑作用载荷的大小和方向...
为了考虑载荷不确定性对多尺度拓扑优化结果的影响,提出一种基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计方法。假设宏观结构由材料微结构周期性排列构成,采用能量均匀化方法求解微结构的宏观等效弹性矩阵。考虑作用载荷的大小和方向不确定性,采用摄动法求解不确定性载荷条件下的周期性多孔结构响应,以宏观结构柔顺度的期望、标准差加权和最小化为目标,以宏观和微观结构体积作为约束,建立基于摄动法的周期性多孔结构稳健性多尺度拓扑优化模型,采用准则优化算法求解优化问题。数值算例结果表明提出的设计方法是有效的;与确定性拓扑优化结果相比,考虑载荷方向不确定的稳健性拓扑优化获得的宏观结构和材料微结构构型有很大不同,以抵抗水平方向载荷的作用;载荷大小不确定对稳健性多尺度拓扑优化结果影响较小。随着权重因子值增大,稳健性多尺度拓扑优化获得的宏观和微观结构构型发生变化,设计的周期性多孔材料结构柔顺度的期望增加,柔顺度的标准差减少。稳健性多尺度拓扑优化获得的结构柔顺度的标准差比确定性多尺度拓扑优化结果小,稳健性设计的周期性多孔结构具有更好的稳健性。
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关键词
周期性多孔结构
材料微
结构
稳健性拓扑优化
不确定性载荷
摄动法
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职称材料
多孔结构材料发展及研究现状
3
作者
丁新隆
王芳
王飞跃
《农业工程》
2023年第4期77-82,共6页
讨论和分析了各种典型的周期性多孔结构、非周期性多孔结构和复合多孔结构材料的性质与应用现状,介绍了多孔结构材料在农业领域的应用。
关键词
多孔结构
周期性多孔结构
非
周期
型
多孔结构
复合
多孔结构
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职称材料
题名
基于相场法的周期性多孔结构断裂行为研究
被引量：
6
1
作者
应宇轩
黄玮
马玉娥
彭帆
机构
西北工业大学航空学院
长安大学理学院
出处
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第12期3430-3443,共14页
基金
国家自然科学基金资助项目(12172292)。
文摘
周期性多孔结构具有质量轻、比密度低、比强度高、隔音等优良特点,同时也能很好地满足结构-功能一体化的需求,在许多领域具有广泛的应用前景.目前,对周期性多孔结构在复杂载荷下的力学响应和断裂行为的研究较少.采用细观力学和相场方法相结合,基于二维代表性体积单元RVE模型,施加能实现比例加载的周期性边界条件,研究周期性多孔结构在复杂多轴比例加载状态下的裂纹萌生位置、断裂模式、承载极限及其变化规律.本文的数值模拟结果表明:首先,周期性多孔结构在竖直方向拉伸载荷作用下,裂纹均从孔边萌生并沿水平方向同步扩展;其次,在双轴载荷作用下,随着水平载荷的增加,结构在竖直方向的极限拉伸载荷逐渐增大;当双轴拉伸载荷等值时,结构的抗拉强度达到最大,此时断裂模式呈现为十字正交型开裂;最后,面内剪切应力的引入会导致结构的拉伸强度极限降低,孔边裂纹的萌生位置和扩展路径发生偏移,裂纹模式从单S型转变为双弧线型,裂纹向水平位置上相邻的孔洞扩展.随着水平载荷的增加,裂纹模式最终转变为斜裂纹,从孔边对角线位置萌生并沿着45°方向扩展.
关键词
周期性多孔结构
相场
断裂
RVE模型
多轴加载
Keywords
periodic porous structure
phase field
fracture
RVE model
multiaxial loading
分类号
O346.11 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计
被引量：
2
2
作者
占金青
孙宇
王啸
刘敏
机构
华东交通大学机电与车辆工程学院
载运工具与装备教育部重点实验室
出处
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期1522-1532,共11页
基金
国家自然科学基金资助项目(52065019,52165002,51665011)
江西省自然科学基金资助项目(20202BAB204015,20202ACBL214013)。
文摘
为了考虑载荷不确定性对多尺度拓扑优化结果的影响,提出一种基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计方法。假设宏观结构由材料微结构周期性排列构成,采用能量均匀化方法求解微结构的宏观等效弹性矩阵。考虑作用载荷的大小和方向不确定性,采用摄动法求解不确定性载荷条件下的周期性多孔结构响应,以宏观结构柔顺度的期望、标准差加权和最小化为目标,以宏观和微观结构体积作为约束,建立基于摄动法的周期性多孔结构稳健性多尺度拓扑优化模型,采用准则优化算法求解优化问题。数值算例结果表明提出的设计方法是有效的;与确定性拓扑优化结果相比,考虑载荷方向不确定的稳健性拓扑优化获得的宏观结构和材料微结构构型有很大不同,以抵抗水平方向载荷的作用;载荷大小不确定对稳健性多尺度拓扑优化结果影响较小。随着权重因子值增大,稳健性多尺度拓扑优化获得的宏观和微观结构构型发生变化,设计的周期性多孔材料结构柔顺度的期望增加,柔顺度的标准差减少。稳健性多尺度拓扑优化获得的结构柔顺度的标准差比确定性多尺度拓扑优化结果小,稳健性设计的周期性多孔结构具有更好的稳健性。
关键词
周期性多孔结构
材料微
结构
稳健性拓扑优化
不确定性载荷
摄动法
Keywords
periodical cellular structures
material microstructures
robust topology optimization
uncertain loading
perturbation method
分类号
U260 [机械工程—车辆工程]
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职称材料
题名
多孔结构材料发展及研究现状
3
作者
丁新隆
王芳
王飞跃
机构
天津职业技术师范大学机械工程学院
天津交通职业学院
中国农业机械化科学研究院集团有限公司
出处
《农业工程》
2023年第4期77-82,共6页
基金
天津市自然科学基金重点项目(16JCZDJC38200)。
文摘
讨论和分析了各种典型的周期性多孔结构、非周期性多孔结构和复合多孔结构材料的性质与应用现状,介绍了多孔结构材料在农业领域的应用。
关键词
多孔结构
周期性多孔结构
非
周期
型
多孔结构
复合
多孔结构
Keywords
porous structure
periodic porous structure
irregular porous structure
composite porous structure
分类号
TB383 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于相场法的周期性多孔结构断裂行为研究
应宇轩
黄玮
马玉娥
彭帆
《力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
6
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于摄动法的周期性多孔结构稳健性拓扑优化设计
占金青
孙宇
王啸
刘敏
《铁道科学与工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
2
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
多孔结构材料发展及研究现状
丁新隆
王芳
王飞跃
《农业工程》
2023
0
在线阅读
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职称材料
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