基于连续介质损伤力学的钛合金耐压球壳极限强度分析

1

作者 张博文 万正权 +2 位作者 赵青 徐强 张爱锋 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期92-102,共11页

本文在连续介质损伤力学理论框架下,以深海载人装备耐压球壳结构为研究对象,开展Bonora损伤模型适用性研究。首先,设计TA31钛合金加载卸载试验,依据试验结果,分析Bonora模型参数对材料应力应变响应的影响规律;随后,提出一种模型参数校... 本文在连续介质损伤力学理论框架下,以深海载人装备耐压球壳结构为研究对象,开展Bonora损伤模型适用性研究。首先,设计TA31钛合金加载卸载试验,依据试验结果,分析Bonora模型参数对材料应力应变响应的影响规律;随后,提出一种模型参数校准方法,依据试验数据确定TA31钛合金的模型参数;最后,将Bonora模型通过VUMAT子程序的形式嵌入到有限元软件中,开展钛合金球壳结构的极限强度分析,并与传统方法进行对比。研究结果表明,在耐压球壳极限强度分析中,引入Bonora模型可以准确模拟耐压球壳结构的失效模式和破坏压力。该模型在材料本构关系中考虑了屈服强度、抗拉强度以及最大塑性应变的影响,结构失效的物理意义更加明确,对材料性能的优化与提升具有指导意义。 展开更多

关键词 钛合金 耐压球壳 连续介质损伤力学 Bonora模型 数值模拟

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基于连续介质损伤力学的坑蚀高强钢丝疲劳寿命预测 被引量：1

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作者 卢泽坤 张军 +2 位作者 毛江鸿 郑荣国 吴军武 《安徽建筑》 2024年第1期62-64,共3页

为了研究坑蚀高强钢丝疲劳寿命,通过6根无锈蚀钢丝疲劳试验标定了CDM模型参数,利用ABAQUS的二次开发平台UMAT编写钢丝材料本构程序,并且进行了坑蚀钢丝疲劳试验验证模型。结果表明,对不同蚀坑尺寸以及应力幅下的坑蚀高强钢丝疲劳寿命预... 为了研究坑蚀高强钢丝疲劳寿命,通过6根无锈蚀钢丝疲劳试验标定了CDM模型参数,利用ABAQUS的二次开发平台UMAT编写钢丝材料本构程序,并且进行了坑蚀钢丝疲劳试验验证模型。结果表明,对不同蚀坑尺寸以及应力幅下的坑蚀高强钢丝疲劳寿命预测值与实验值误差在±20%以内。 展开更多

关键词 连续介质损伤力学 蚀坑 高强钢丝

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复合材料层合板低速冲击损伤分析的连续介质损伤力学模型 被引量：9

3

作者 李念 陈普会 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期458-470,共13页

针对复合材料层合板低速冲击损伤问题,提出了一种各向异性材料连续介质损伤力学模型,模型涵盖损伤表征、损伤起始判定和损伤演化法则3个方面.通过材料断裂面坐标下的损伤状态变量矩阵完成损伤表征,并考虑断裂面角度的影响,建立了主轴坐... 针对复合材料层合板低速冲击损伤问题,提出了一种各向异性材料连续介质损伤力学模型,模型涵盖损伤表征、损伤起始判定和损伤演化法则3个方面.通过材料断裂面坐标下的损伤状态变量矩阵完成损伤表征,并考虑断裂面角度的影响,建立了主轴坐标系下的材料损伤本构关系.损伤起始由卜克(Puck)失效准则预测,损伤演化由断裂面上的等效应变控制,服从基于材料应变能释放的线性软化行为.模型区分了纤维损伤和基体损伤,并根据冲击载荷下层内产生多条基体裂纹继而扩展至界面形成层间裂纹(分层)的试验观察,引入基体裂纹饱和密度参数表征层间分层.以[0_3/45/-45]_S和[45/0/-45/90]_(4S)两种铺层的复合材料层合板为例,预测了不同冲击能量下复合材料层合板的低速冲击损伤响应参数,试验结果证明了连续介质损伤力学模型的有效性.模型在不同网格密度下的计算结果表明单元特征长度的引入可以在一定程度上降低损伤演化阶段对网格密度的依赖性. 展开更多

关键词 低速冲击 连续介质损伤力学模型 基体裂纹饱和密度参数 卜克准则 网格依赖性

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基于连续介质损伤模型的复合材料连接件失效分析 被引量：3

4

作者 拓宏亮 马晓平 卢智先 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期848-855,共8页

对4种不同铺层顺序的复合材料销钉连接件进行了挤压试验,得到复合材料销钉连接件的挤压强度和弦向挤压刚度,分析了载荷方向偏角对失效模式、挤压强度和弦向挤压刚度的影响规律。基于连续介质损伤力学理论,建立了复合材料销钉连接件在挤... 对4种不同铺层顺序的复合材料销钉连接件进行了挤压试验,得到复合材料销钉连接件的挤压强度和弦向挤压刚度,分析了载荷方向偏角对失效模式、挤压强度和弦向挤压刚度的影响规律。基于连续介质损伤力学理论,建立了复合材料销钉连接件在挤压载荷下的三维非线性数值模型,其中,采用最大应变准则预测纤维损伤的萌生,损伤演化规律则采用双线性损伤本构关系。基于物理失效机制的Puck准则对基体损伤的起始进行判定,根据断裂面内的等效应变表征基体损伤的扩展。该模型还考虑了剪切非线性和就地强度效应对挤压强度和损伤扩展的影响。基于此模型分析了销钉连接件在挤压载荷下的失效模式、挤压强度和弦向挤压刚度。试验结果和计算结果较好吻合,验证了模型的准确性和适用性。 展开更多

关键词 复合材料 销钉连接 挤压强度 连续介质损伤力学 损伤扩展 有限元模型

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基于损伤力学的混凝土疲劳损伤模型

5

作者 潘华 邱洪兴 《工程质量》 2006年第11期64-64,共1页

为了研究混疑土在疲劳荷载作用下力学性能不断劣化过程，从连续介质损伤力学的基本理论出发，根据混凝土的材料性能选定合理的耗散势函数，用残余应变来定义混凝土的损伤量，得到关于残余应变的损伤变量表达式；分析混凝土疲劳损伤的发... 为了研究混疑土在疲劳荷载作用下力学性能不断劣化过程，从连续介质损伤力学的基本理论出发，根据混凝土的材料性能选定合理的耗散势函数，用残余应变来定义混凝土的损伤量，得到关于残余应变的损伤变量表达式；分析混凝土疲劳损伤的发展规律，选用合适的混凝土微塑性应变方程，推导混凝土在疲劳荷载下的损伤发展率，得得到关于残余应变的损伤变量表达式； 展开更多

关键词 连续介质损伤力学 损伤模型 疲劳损伤 混凝土 变量表达式 残余应变 力学性能 荷载作用

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基于CDM的复合材料层合板三维非线性渐进损伤分析 被引量：11

6

作者 王跃全 童明波 朱书华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期709-714,共6页

建立了基于连续介质损伤力学(CDM)的中等尺度复合材料层合板三维渐进损伤分析模型。模型中损伤材料本构方程采用对应于不同损伤模式的内部状态变量进行描述,材料失效准则采用三维HASHIN准则。分析了含孔复合材料层合板压缩试件,计算强... 建立了基于连续介质损伤力学(CDM)的中等尺度复合材料层合板三维渐进损伤分析模型。模型中损伤材料本构方程采用对应于不同损伤模式的内部状态变量进行描述,材料失效准则采用三维HASHIN准则。分析了含孔复合材料层合板压缩试件,计算强度与试验数据的吻合表明该模型可用于预测含孔层合板的压缩强度,同时该模型可以预测层合板的失效模式以及损伤发生、扩展直至最终破坏的整个过程,并且该模型具有较好的计算收敛性。 展开更多

关键词 连续介质损伤力学 渐进损伤分析 极限强度 层合板 用户材料子程序

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结构钢损伤本构关系的研究 被引量：4

7

作者 郑宏 俞茂宏 顾强 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第4期469-472,共4页

回顾了结构钢损伤模型的发展史 ,提出了一种新的本构模型——结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型。该模型采用混合强化准则 ,考虑 Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响。算例分析结果表明本文模型能够客观... 回顾了结构钢损伤模型的发展史 ,提出了一种新的本构模型——结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型。该模型采用混合强化准则 ,考虑 Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响。算例分析结果表明本文模型能够客观地反映结构钢在循环荷载作用下的工作性能。 展开更多

关键词 钢结构 弹塑性各向异性损伤 本构关系 结构钢损伤 混合强化准则 硬化效应 循环荷载 连续介质损伤力学

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金属材料的非线性疲劳累积损伤模型及强度衰减分析 被引量：4

8

作者 段忠东 欧进萍 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1998年第3期104-109,共6页

用连续介质损伤力学的方法推导得到了一个非线性的损伤发展方程，该方程计及了加载过程应力与损伤的完全耦合效应；又由损伤发展方程得到了一个计及加载循环周内和循环周间损伤积累非线性效应的完全非线性疲劳累积损伤模型，已有的部分... 用连续介质损伤力学的方法推导得到了一个非线性的损伤发展方程，该方程计及了加载过程应力与损伤的完全耦合效应；又由损伤发展方程得到了一个计及加载循环周内和循环周间损伤积累非线性效应的完全非线性疲劳累积损伤模型，已有的部分非线性疲劳累积损伤模型成为它的特例。由损伤发展方程确定了材料剩余强度随损伤发展的衰减规律和临界损伤值。 展开更多

关键词 金属材料 连续介质损伤力学 疲劳累积损伤 剩余强度 临界损伤性 非线性

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基于三维弹塑性损伤模型的木材非线性分析 被引量：32

9

作者 王明谦 宋晓滨 顾祥林 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期22-28,49,共8页

为预测木材复杂的受力行为,在弹塑性理论和连续介质损伤力学的框架内建立了木材三维弹塑性损伤本构模型。采用Hill屈服准则和Voce强化模型描述木材受压硬化行为;通过修正后的Hashin破坏准则和指数型损伤演化模型控制木材受拉、受剪的损... 为预测木材复杂的受力行为,在弹塑性理论和连续介质损伤力学的框架内建立了木材三维弹塑性损伤本构模型。采用Hill屈服准则和Voce强化模型描述木材受压硬化行为;通过修正后的Hashin破坏准则和指数型损伤演化模型控制木材受拉、受剪的损伤演化过程。基于应变增量法求解本构模型的数值解,并采用Newton-Raphson迭代法求解塑性应变。通过编写用户自定义子程序(UMAT)将本构模型嵌入商业有限元软件ABAQUS,并根据试验结果对本构模型进行了验证。针对木材顺纹和横纹受压试验的数值模拟结果表明,该模型可以有效地描述木材的受压非线性硬化行为。针对木材斜纹受拉试验的数值模拟结果表明破坏准则可以较为准确地识别木材在横纹拉应力和顺纹剪应力作用下的破坏模式,损伤演化模型可以合理地控制木材的损伤演化过程。 展开更多

关键词 木材 本构模型 非线性分析 弹塑性理论 连续介质损伤力学

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基于CDM的复合材料层合板插层补强强度分析 被引量：5

10

作者 姚辽军 赵美英 李沛城 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期794-798,共5页

文章针对复合材料插层补强层合板损伤破坏问题,基于各向异性材料连续介质损伤力学方法,引入材料损伤状态变量对复合材料损伤情况进行描述,建立了复合材料插层补强三维非线性渐进损伤模型;利用该模型对复合材料插层补强层合板的损伤破坏... 文章针对复合材料插层补强层合板损伤破坏问题,基于各向异性材料连续介质损伤力学方法,引入材料损伤状态变量对复合材料损伤情况进行描述,建立了复合材料插层补强三维非线性渐进损伤模型;利用该模型对复合材料插层补强层合板的损伤破坏进行了准确预测。重点对补强设计中插层材料铺层比例和补强半径两个设计参数进行了研究,得到了复合材料开口层合板理想的插层材料铺层比例及补强半径范围。 展开更多

关键词 复合材料 连续介质损伤力学模型 插层补强设计

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轴压圆钢管混凝土短柱非线性徐变效应分析方法 被引量：1

11

作者 李世伟 杨永清 +1 位作者 蒲黔辉 孙博 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1083-1091,共9页

运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土(CFST)短柱在高应力水平下的非线性徐变效应.提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型(DPM-UC),以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混... 运用连续介质损伤力学的方法,分析轴压圆钢管混凝土(CFST)短柱在高应力水平下的非线性徐变效应.提出一种新的均匀约束条件下的混凝土塑性损伤本构模型(DPM-UC),以便于模拟高应力下的塑性和损伤演化;以DPM-UC为基础,提出一种新的考虑混凝土徐变三维特性的非线性徐变效应分析理论框架,建立相应的数值分析方法,并嵌入到有限元分析软件ABAQUS中.将不同应力水平下的徐变试验结果与分析结果进行对比,结果显示:当承受较大应力水平时,采用非线性与线性徐变理论的计算结果差异明显,采用非线性徐变理论的预测值与实测值更为接近,验证了所提方法的可靠性与合理性. 展开更多

关键词 结构工程 圆钢管混凝土(CFST)短柱 非线性徐变效应 连续介质损伤力学 ABAQUS二次开发

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复合材料舷窗大开口结构强度研究 被引量：1

12

作者 黄河源 万小朋 姚辽军 《航空工程进展》 2014年第3期307-311,共5页

复合材料舷窗结构作为飞行器的重要组成部件,对其强度进行研究具有重要意义。采用试验与数值模拟相结合的方法对舷窗结构的力学行为进行研究,首先得到结构件的极限剪切载荷,然后建立基于连续介质损伤力学(CDM)的数值模型进行仿真模拟。... 复合材料舷窗结构作为飞行器的重要组成部件,对其强度进行研究具有重要意义。采用试验与数值模拟相结合的方法对舷窗结构的力学行为进行研究,首先得到结构件的极限剪切载荷,然后建立基于连续介质损伤力学(CDM)的数值模型进行仿真模拟。结果表明:所建立的数值模型可以准确预测结构件的强度值及损伤破坏部位。 展开更多

关键词 复合材料舷窗 试验研究 连续介质损伤力学 层合板 强度与损伤规律

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含中心圆孔复合材料层合板失效分析及强度预测研究 被引量：4

13

作者 拓宏亮 马晓平 卢智先 《航空工程进展》 CSCD 2018年第2期259-266,共8页

对复合材料结构进行开孔将会导致结构强度显著下降。以含中心圆孔的复合材料层合板为研究对象,根据ASTM D 5766标准对三种不同铺层比例的含中心圆孔复合材料层合板进行拉伸试验,研究不同铺层比例对复合材料开孔拉伸试验件的拉伸性能和... 对复合材料结构进行开孔将会导致结构强度显著下降。以含中心圆孔的复合材料层合板为研究对象,根据ASTM D 5766标准对三种不同铺层比例的含中心圆孔复合材料层合板进行拉伸试验,研究不同铺层比例对复合材料开孔拉伸试验件的拉伸性能和失效模式的影响。基于连续介质损伤力学,分别采用最大应变失效准则和基于物理失效机制的三维非线性Puck失效准则预测纤维和基体损伤的起始,通过应变表征损伤演化,建立含中心圆孔复合材料层合板的三维有限元模型;并进行数值分析,通过与试验结果对比,表明该模型能有效预测含中心圆孔复合材料层合板的拉伸强度和损伤扩展过程。 展开更多

关键词 复合材料层合板 中心圆孔 连续介质损伤力学 失效分析 有限元方法

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纤维增强复合材料断裂模型综述(英文) 被引量：4

14

作者 乔阳阳 白远利 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2018年第1期1-10,共10页

聚合物基质复合材料由于其优异的机械性能自20世纪60年代就越来越广泛地应用于航空业和汽车业。然而,由于复合材料的断裂模式非常多样和复杂,对于复合材料损伤以及断裂的预测仍然是一个很大的挑战。该文总结了复合材料断裂的主要模型和... 聚合物基质复合材料由于其优异的机械性能自20世纪60年代就越来越广泛地应用于航空业和汽车业。然而,由于复合材料的断裂模式非常多样和复杂,对于复合材料损伤以及断裂的预测仍然是一个很大的挑战。该文总结了复合材料断裂的主要模型和方法。方法可分为3类:断裂准则法、连续介质损伤力学法和塑性法。断裂准则法主要考虑复合材料的起始或者最终的断裂极限;连续介质损伤力学法考虑了材料弹性模量的衰减;塑性法则是把材料的非线性性能当做塑性来考虑。复合材料分层的模型法,作为一种很特殊的失效模式,也包括在这篇综述中,这种失效跟纤维的方向和层板的组合方式很有关系。该文对这些模型的相对优势和劣势也进行了总结。 展开更多

关键词 复合材料 复合材料断裂模型 断裂准则法 连续介质损伤力学法 塑性法 复合材料分层模型

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