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题名含孔层合板非协调广义混合元模型的层间应力分析
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作者
卿光辉
王永钢
王燮
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机构
中国民航大学航空工程学院
上海飞机设计研究院
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出处
《机械强度》
北大核心
2025年第7期124-134,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(11502286)。
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文摘
为了研究含孔复合材料层合板的孔边应力集中现象,分析孔边区域层间应力的分布特点。以广义混合变分原理为基础,建立不同铺层方式的含孔层合板广义混合有限元模型。将应力场变量分为层间应力和平面内应力,引入应力边界条件,保证层间应力在层间连续、平面内应力在层间不连续的物理事实,分别从厚度方向和环向对层合板孔边的层间应力进行分析。数值表明,与有限元软件Abaqus的8节点三维实体非协调位移元结果做对照发现,利用非协调广义混合元得到的应力奇异性结果更加准确,层合板上、下表面的应力始终与实际情况保持一致。研究认为,相较于位移元,非协调广义混合元可以更有效地捕捉层间应力在层合板孔边的高应力梯度特性,为层合板的优化设计提供新思路。
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关键词
复合材料层合板
层间应力
非协调广义混合元
应力边界条件
应力奇异性
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Keywords
Laminated composites
Interlaminar stress
Incompatible generalized mixed element
Stress boundary condition
Stress singularity
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分类号
O343.8
[理学—固体力学]
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题名基于非协调广义混合元的应变能释放率分析
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作者
胡景扬
刘艳红
何雨轩
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机构
中国民航大学航空工程学院
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出处
《应用力学学报》
北大核心
2025年第3期559-565,共7页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.11502286)。
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文摘
为了改进位移有限元法与虚拟裂纹闭合技术相结合的模型求解应变能释放率精度不高的问题,将非协调广义混合法与虚拟裂纹闭合技术融合,提出计算含裂纹板结构应变能释放率的非协调广义混合元方法。非协调广义混合元方法与虚拟裂纹闭合技术的承接关系简洁直观。非协调广义混合元方法可同时引入有限元模型的位移边界条件和应力边界条件,有限元模型理论性客观,且避免了传统混合法对角线上存在零元素会导致求解不稳定的弊端。另一方面,该方法的线性方程组可与位移有限元法的线性方程组共享相同的求解器,数值结果稳定。从理论上讲,通过该方法求得的位移、应力和节点力的数值结果精确度会更高。数值算例分析表明,通过非协调广义混合元与虚拟裂纹闭合技术相融合的方法求解所得应变能释放率的数值结果收敛稳定可靠,在相同网格密度下,数值结果精度优于非协调位移有限元方法。
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关键词
非协调广义混合元
应变能释放率
虚拟裂纹闭合技术
断裂力学
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Keywords
nonconforming generalized mixed element
strain energy release rate
virtual crack closure technique
fracture mechanics
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分类号
O343.1
[理学—固体力学]
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题名广义混合奇异元及应力强度因子分析
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作者
贺立
卿光辉
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机构
中国民航大学航空工程学院
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出处
《应用力学学报》
北大核心
2025年第1期91-98,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(No.11502286)。
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文摘
采用位移法求解裂纹的应力强度因子,不方便引入裂纹边上已知的应力边界条件,模型有失理性与客观。融合奇异元的思想,提出了用于分析含裂纹二维结构的应力强度因子的广义混合奇异元列式,基于该列式的有限元模型兼顾了裂纹尖端力学参量的奇异性和裂纹边应力边界条件的引入。实例分析表明,该方法的应力强度因子结果收敛稳定可靠。同时分析了应力边界条件对数值结果的影响,结果表明考虑裂纹边应力边界条件时应力强度因子精度更高。
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关键词
奇异性
广义混合奇异元
应力强度因子
裂纹
应力边界条件
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Keywords
singularity
generalized mixed singular element
stress intensity factor
crack
stress boundary condition
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分类号
O343.1
[理学—固体力学]
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题名混合元分裂因子的取值与层合板静力学问题分析
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作者
黄选红
王永钢
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机构
中国民用航空飞行学院工程技术训练中心
中国民航大学航空工程学院
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出处
《复合材料科学与工程》
北大核心
2025年第4期47-56,共10页
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基金
通航维修人员实作培训规范研究(GAMRC2023ZC03)。
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文摘
相对于传统的混合变分原理,带有分裂因子的广义混合变分原理的优越性非常明显。目前,广义混合元模型中分裂因子值的选取是一个开放性问题。基于线弹性问题的应变能等于余能且应变能和余能分别等于混合能量的一半的理论,提出了一种选择分裂因子的误差分析方法。该方法为获取协调广义混合元的适当分裂因子提供了新的途径。数值实例分析表明,通过本文方法获得的协调混合元的分裂因子值,同样适用于3D复合材料层合板问题的求解,且在网格模型相同的情下,可获得更精确的数值结果。
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关键词
广义混合元
分裂因子
应变能
余能
复合材料
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Keywords
generalized mixed elements
splitting factor
strain energy
complementary energy
composites
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分类号
TB332
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名基于广义混合富集元法的应力强度因子分析
被引量：1
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作者
郭帅
卿光辉
何雨轩
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机构
中国民航大学航空工程学院
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出处
《机械强度》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第1期202-207,共6页
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基金
国家自然科学基金项目(11502286)资助。
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文摘
以位移元模型为基础求解裂纹尖端应力强度因子(Stress Intensity Factor,SIF)的方法众多,但是,当模型网格较稀疏时,位移元模型的刚度偏大;另外,位移元模型不方便直接引入应力边界条件,边界应力结果有失客观性。基于富集元思想,结合广义H⁃R变分原理提出了广义混合富集元列式。基于该列式的有限元模型,一方面消除了经典混合富集元法结果的震荡问题,另一方面兼顾了裂纹尖端应力参量的奇异性和应力边界条件引入的方便性。实例分析表明,利用该方法求解应力强度因子,数值结果稳定可靠且精度较高。
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关键词
奇异性
应力强度因子
广义混合富集元
应力边界条件
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Keywords
Singularity
Stress intensity factor
Generalized mixed enriched element
Stress boundary condition
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分类号
O343.1
[理学—固体力学]
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