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碳纤维复合材料车门防撞梁多尺度高效变形模拟及实验验证 被引量：1
1
作者 郭聪 江晟达 +2 位作者 何霁 李淑慧 林忠钦 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期133-141,共9页
以碳纤维复合材料车门防撞梁为例,开发了一种面向工程零部件的多尺度高效变形模拟技术,建立了自洽聚类分析方法及多尺度渐进损伤本构模型,通过多尺度单元与唯象单元混合建模,有效降低了模型的求解成本,通过将有限的计算资源分配在恰当... 以碳纤维复合材料车门防撞梁为例,开发了一种面向工程零部件的多尺度高效变形模拟技术,建立了自洽聚类分析方法及多尺度渐进损伤本构模型,通过多尺度单元与唯象单元混合建模,有效降低了模型的求解成本,通过将有限的计算资源分配在恰当的位置,结果表明计算资源的利用效率得到显著提升,实现了工程零部件损伤行为的高效预测,实际计算时间缩短至原来的1/4。对三点弯状态下复合材料防撞梁的宏微观渐进损伤过程进行了分析。基于真空袋成形工艺进行了防撞梁样件试制以及三点弯破坏实验,验证了仿真结果的准确性。 展开更多
关键词 防撞梁 多尺度并发模拟 自洽聚类分析 渐进损伤建模 三点弯曲实验
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高温下混凝土化学塑性-损伤耦合本构模拟及破坏分析 被引量：3
2
作者 李荣涛 李锡夔 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期51-56,共6页
提出了一个用于模拟高温下混凝土中化学-热-湿-力学耦合行为的化学塑性-损伤耦合本构模型。发展了用于积分率形式的耦合本构方程的三步算子分裂算法。导出了化学-热-湿-力学(CTHM)耦合本构模型的一致性切线模量矩阵,以保证对于全局耦合... 提出了一个用于模拟高温下混凝土中化学-热-湿-力学耦合行为的化学塑性-损伤耦合本构模型。发展了用于积分率形式的耦合本构方程的三步算子分裂算法。导出了化学-热-湿-力学(CTHM)耦合本构模型的一致性切线模量矩阵,以保证对于全局耦合控制方程Newton迭代过程的二阶收敛率。算例数值结果显示了本文发展的化学塑性-损伤耦合本构模型在重现火灾和热辐射条件下的混凝土中化学-热-湿-力学耦合行为的有效性。 展开更多
关键词 化学塑性-损伤 耦合本构模型 一致性算法 混凝土 高温
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细片层状微结构珠光体材料损伤本构关系
3
作者 李卫国 彭向和 皮文丽 《重庆大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期91-94,共4页
基于非经典塑性理论和连续介质损伤力学,在已有的具有细片层状微观结构珠光体团的弹塑性本构方程的基础上,采用Gurson模型考虑铁素体相的孔洞型损伤,建立了基于有限大椭球体中含椭球形孔洞的细观损伤模型,得出了混合强化材料的损伤演化... 基于非经典塑性理论和连续介质损伤力学,在已有的具有细片层状微观结构珠光体团的弹塑性本构方程的基础上,采用Gurson模型考虑铁素体相的孔洞型损伤,建立了基于有限大椭球体中含椭球形孔洞的细观损伤模型,得出了混合强化材料的损伤演化率,将其嵌入铁素体相的本构描述,得到了珠光体团的损伤本构模型.进而采用Hill自洽方法,得到了珠光体材料的宏观损伤本构描述,发展了相应的数值方法与程序.对典型珠光体双相材料BS11在复杂加载史下的响应特性进行了分析,并对BS11在典型轮轨接触摩擦应力状态下的响应特性与损伤进行了分析.文中工作对于揭示珠光体材料损伤宏观响应特性的微结构机理,以及发展此类复相材料的损伤本构理论具有重要的意义,并具有重要的工程应用背景. 展开更多
关键词 珠光体钢 椭球形孔洞 Gurson模型 损伤 本构方程 Hill自洽方法
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基于一类非局部宏-微观损伤模型的裂纹模拟 被引量：15
4
作者 卢广达 陈建兵 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期749-762,共14页
结合近场动力学和统一相场理论的基本思想,最近提出了一类非局部宏-微观损伤模型,为固体裂纹扩展模拟提供了新途径.本文在此基础上改进了微观损伤准则,并给出损伤的λ-l语言以刻画固体破坏过程中位移场的不连续程度.在改进模型中,首先... 结合近场动力学和统一相场理论的基本思想,最近提出了一类非局部宏-微观损伤模型,为固体裂纹扩展模拟提供了新途径.本文在此基础上改进了微观损伤准则,并给出损伤的λ-l语言以刻画固体破坏过程中位移场的不连续程度.在改进模型中,首先根据两物质点(即物质点对)之间的变形量,基于相对临界伸长量的历史最大超越程度,给出表征物质键性能退化的微细观损伤.进而,对影响域内的物质键损伤进行空间局部加权平均,获得宏观拓扑损伤.通过引入能量退化函数,建立基于能量的损伤与宏观拓扑损伤之间的关系,由此将其嵌入连续损伤力学基本框架,形成了问题求解的基本方程.该模型是一类非局部化模型,可采用有限单元法进行离散求解,避免了经典局部损伤力学所面临的网格敏感性问题.文中,进一步将其应用于具有强非线性回弹特性的裂纹扩展模拟问题.实例分析表明,本文方法不仅可以把握裂纹扩展模式,而且能够定量刻画裂纹扩展过程中的载荷-变形关系.最后指出了需要进一步研究的问题. 展开更多
关键词 损伤 宏-微观损伤模型 能量退化因子 裂纹 非局部化
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基于细观力学的耐火材料单轴拉伸微损伤模型研究 被引量：1
5
作者 杨康 王志刚 刘昌明 《耐火材料》 CAS 北大核心 2014年第5期352-355,共4页
实现定量描述耐火材料非线性力学行为对于评价其损伤演化机制至关重要,因此在单轴拉伸试验的基础上,对材料细观损伤机制进行分析,并结合广义自洽模型,通过构建损伤相弹性模量关于外载荷的损失函数来表征细观损伤演化过程,建立了材料受... 实现定量描述耐火材料非线性力学行为对于评价其损伤演化机制至关重要,因此在单轴拉伸试验的基础上,对材料细观损伤机制进行分析,并结合广义自洽模型,通过构建损伤相弹性模量关于外载荷的损失函数来表征细观损伤演化过程,建立了材料受载状态下的微损伤模型,实现了材料非线性力学行为的定量描述。同时以镁碳质耐火材料为研究对象,对材料在单轴拉伸载荷下的损伤演化过程进行了模拟。结果表明,运用此方法对耐火材料的受拉损伤过程进行表征,其结果与试验结果可以较好地吻合。 展开更多
关键词 细观损伤力学 损伤机制 损伤函数 广义自洽模型 镁碳质耐火材料
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脉宽对中红外激光带内损伤HgCdTe材料的影响 被引量：1
6
作者 胡蔚敏 王小军 +3 位作者 田昌勇 杨晶 刘可 彭钦军 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期126-133,共8页
研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞(HgCdTe)材料阈值的影响,使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度,载流子对数目流,载流子对能流,载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明,波长2.85... 研究了脉宽对于中红外脉冲激光带内损伤碲镉汞(HgCdTe)材料阈值的影响,使用一维自洽模型对激光辐照HgCdTe材料程中的载流子数密度,载流子对数目流,载流子对能流,载流子温度和材料晶格温度等相关参数进行仿真计算。仿真结果表明,波长2.85μm,脉宽30 ps~10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值为200~500 mJ/cm^(2)。其中,300 ps~3 ns脉冲激光的损伤阈值相近,均为200 mJ/cm^(2)且低于其他脉宽激光的损伤阈值。搭建实验光路并进行相关实验验证仿真模型的正确性。实验发现,波长2.85μm、脉宽300 ps的单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值在200 mJ/cm^(2)左右。相同条件下,10 ns单脉冲激光带内辐照HgCdTe材料的损伤阈值约474 mJ/cm^(2)。百皮秒脉冲激光对HgCdTe材料的损伤过程结合了热击穿和光学击穿效应,其独特的毁伤机理加剧了材料的损伤。 展开更多
关键词 激光辐照半导体 碲镉汞 损伤阈值 自洽模型 百皮秒脉冲激光
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基于一类非局部宏−微观损伤模型的混凝土典型试件力学行为模拟 被引量：6
7
作者 任宇东 陈建兵 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1196-1211,共16页
混凝土是一类典型的准脆性材料,其受力过程中的非线性分析与裂纹模拟依然是具有挑战性的问题.经典的断裂力学与损伤力学分别从间断与连续的视角对裂纹拓扑进行了描述,是早期人们研究固体破坏问题的有力工具.21世纪以来,相场理论和近场... 混凝土是一类典型的准脆性材料,其受力过程中的非线性分析与裂纹模拟依然是具有挑战性的问题.经典的断裂力学与损伤力学分别从间断与连续的视角对裂纹拓扑进行了描述,是早期人们研究固体破坏问题的有力工具.21世纪以来,相场理论和近场动力学在预测裂纹的萌生、扩展与非线性分析方面取得了重要的进展.最近,结合统一相场理论与近场动力学的基本思想,发展了一类非局部宏−微观损伤模型.该模型引入物质点偶的概念来刻画由于变形引起的微细观损伤,对微细观损伤在作用域中进行加权平均得到定量描述物质不连续程度的拓扑损伤.通过具有物理机制的能量退化函数,将拓扑损伤嵌入到连续介质−损伤力学的框架中,这使得该模型在进行非线性分析的同时可以自然地进行裂纹模拟,而毋须预设初始裂纹与裂纹扩展路径.本文考虑细观物理参数的空间变异性,采用非局部宏−微观损伤模型进行混凝土试件受力全过程的精细化模拟.通过一维建模标定模型细观参数,并探讨了细观参数与混凝土材料细观物理−几何特性之间的内在关联,在此基础上采用二维模型进行精细化分析.进而,考察了材料参数空间变异性对混凝土单轴受拉试件和带缺口三点弯曲试件力学行为的重要影响.本文的研究工作为非局部宏−微观损伤模型细观参数的试验标定与复杂应力状态下混凝土等准脆性材料的非线性力学行为研究提供了有意义的参考. 展开更多
关键词 混凝土 非局部宏−微观损伤模型 单轴受拉 参数标定 参数空间变异性
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基于结构化变形驱动的非局部宏-微观损伤模型的真Ⅱ型裂纹模拟 被引量：3
8
作者 任宇东 陈建兵 卢广达 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期390-402,共13页
Ⅱ型载荷作用下裂纹变形模式也为Ⅱ型的破坏问题称为真Ⅱ型破坏.准确定量地把握真Ⅱ型破坏的全过程是具有挑战性的问题.本文采用结构化变形驱动的非局部宏-微观损伤模型对真Ⅱ型破坏问题进行了模拟.根据结构化变形理论将点偶的非局部应... Ⅱ型载荷作用下裂纹变形模式也为Ⅱ型的破坏问题称为真Ⅱ型破坏.准确定量地把握真Ⅱ型破坏的全过程是具有挑战性的问题.本文采用结构化变形驱动的非局部宏-微观损伤模型对真Ⅱ型破坏问题进行了模拟.根据结构化变形理论将点偶的非局部应变分解为弹性应变与结构化应变两部分,进而利用Cauchy-Born准则与结构化应变计算点偶的结构化正伸长量.在本文中,结构化应变取为非局部应变的偏量部分.当点偶的结构化正伸长量超过临界伸长量时,微细观损伤开始在点偶层次发展.将微细观损伤在作用域中进行加权求和得到拓扑损伤,并通过能量退化函数将其嵌入到连续介质-损伤力学框架中进行数值求解.进一步地,本文采用Gauss-Lobatto积分格式计算点偶的非局部应变,将积分点数目降低到4个,显著降低了前处理和非线性分析的计算成本.通过对Ⅱ型加载下裂尖应变场的分析揭示了采用偏应变作为结构化应变的原因.对两个典型真Ⅱ型破坏问题的模拟结果表明,本文方法不仅可以把握Ⅱ型加载下的真Ⅱ型裂纹扩展模式,同时可以定量刻画加载过程中的载荷-变形曲线,且不具有网格敏感性.最后指出了需要进一步研究的问题. 展开更多
关键词 结构化变形 非局部宏-微观损伤模型 真Ⅱ型破坏 Gauss-Lobatto积分格式
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基于多尺度广义自洽模型的耐火材料变温损伤研究
9
作者 田富成 王志刚 刘昌明 《耐火材料》 CAS 北大核心 2023年第3期245-249,共5页
借助细观力学模型,以热压成型的玻璃-氧化铝球材料为研究对象,对由温度变化引起的两相间热膨胀不匹配造成的损伤进行了数值解析;针对该材料的重新加热-冷却全过程,提出了一种非线性损伤行为的模拟方法。研究表明,其模拟结果与试验吻合较... 借助细观力学模型,以热压成型的玻璃-氧化铝球材料为研究对象,对由温度变化引起的两相间热膨胀不匹配造成的损伤进行了数值解析;针对该材料的重新加热-冷却全过程,提出了一种非线性损伤行为的模拟方法。研究表明,其模拟结果与试验吻合较好,材料的变温损伤程度受Δα绝对值和颗粒相体积分数的影响,Δα绝对值越大,颗粒相体积分数越高,材料变温损伤越严重。 展开更多
关键词 自洽模型 细观力学模型 温度变化 损伤 热膨胀 数值解析
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