纯弯曲梁的应变损伤失效分析和预测

提出了纯弯曲梁的应变损伤失效分析方法,与Kachanov的材料受载横截面减少定义拉伸损伤变量类似,以梁的弯曲惯性矩减少定义弯曲损伤变量.推导了梁的弯曲应变损伤基本方程, 其中的材料常数可由Kachanov拉伸损伤模型的材料常数确定.并且提出了便于工程应用的应变失效预测方程.     

延性材料动态损伤演化模型研究

从微损伤系统的统计描述出发,应用Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ理论的物理思想,考虑了微孔洞间的相互作用,建立了延性材料动态损伤的统计演化模型。结果能够描述材料在外载作用下的损伤弱化效应。还分析了材料变形中的两种不同的耗散机制,考虑了含损伤的本构关系。将上述模型用于几种材料的层裂过程数值模拟,并与实验结果作了初步比较。     

梁的循环弯曲蠕变脆断损伤失效分析和预测

提出了梁的循环弯曲蠕变损伤失效分析方法，推导了梁的循环弯曲蠕变损伤基本方程，以梁的弯曲惯性矩减少定义弯曲损伤变量，给出了便于工程应用的失效预测方程。     

考虑材料损伤累积单层柱面网壳在强震下的失效研究

采用考虑钢材损伤累积的本构模型,对跨度15米单层柱面网壳在强震下的失效进行了系统的研究。在大量算例的基础上,考察了屋面质量、矢跨比、初始几何缺陷和长宽比等结构几何参数的变化对柱面网壳失效特征和失效极限荷载的影响,探讨了结构的强震失效模式及失效机理。对大量强度破坏算例在失效时刻的特征响应进行统计分析,建立了考虑材料损伤累积的单层柱面网壳动力损伤模型,可对结构在不同荷载强度下的损伤程度进行评估;提出了单层柱面网壳强震失效判别准则,用于判别单层柱面网壳在强震下的失效极限荷载。     

考虑轴力作用时梁的弯曲损伤失效分析

对考虑轴力作用时梁的弯曲损伤进行了分析,推导了其损伤分析的基本方程.分析表明,中性轴随损伤的发展而偏移,有向上、向下和保持不动三种情况,其偏移的方向和范围完全由比例加载系数决定,并且在特定的比例加载系数时,中性轴能保持不动.最后,获得了梁在弯曲损伤时的中性轴起始偏移点、极限偏移点和极限载荷的计算公式,以及它们的简化计算公式;讨论了损伤极限状态时轴力和弯矩的交互作用曲线;轴力对弯曲损伤的影响较为显著,有轴力作用时应尽可能考虑其影响.     

静应力作用下的层合板接头损伤失效分析

基于单层板理论,结合有限元分析技术即应力分析、Hashin三维失效判定准则、包含4种基本损伤类型相互关联作用的材料性能退化方法及结构最终破坏判据等,建立了含辅助铺层层合板接头静载损伤失效分析方法. 同时,对层合板接头损伤扩展进行了模拟分析,损伤计算结果与试验分级加载试样X光进行了对比. 通过多种类型层合板接头静强度预测结果与试验结果对比及静载累积损伤规律分析表明,建立的静载三维累积损伤分析的强度预测方法可方便模拟不同结构尺寸层合板接头内部各铺层损伤起始、发展及结构最终破坏整个累积过程,同时获得其最终破坏强度及破坏模式. 该方法的预测结果与试验结果吻合较好.      

高锁螺栓连接件动态拉伸响应与失效机理

飞机坠撞过程中结构的变形模式和吸能对乘员保护具有重要意义,而连接结构的载荷传递和失效形式是影响飞机结构变形的重要因素之一。为了获取航空高锁螺栓连接件在坠撞载荷下的动态响应和失效机理,基于抗剪型平头高锁螺栓设计了2种材料(2024-T3和7050-T7451)的单钉单搭接连接件,利用高速液压伺服材料试验机进行4种速度(0.01、0.10、1.00和3.00 m/s)下的拉伸测试,得到连接件的动态响应、极限载荷、能量吸收和失效模式随速度的变化规律,并分析了连接件的失效机理。结果表明,连接件的失效模式受母材和高锁螺栓/螺母材料强度影响较大,而受加载速度影响较小;当速度从0.01 m/s增加到3.00 m/s时,2024-T3连接件的极限载荷和能量吸收分别增加了2.17%和34.43%,7050-T7451连接件的极限载荷和能量吸收分别增加了5.53%和6.58%。     

端头带有质量块的悬臂梁在冲击载荷下的剪切失效

以飞射物撞击构件引起破坏为工程背景,研究端头带有质量块的悬臂梁受到冲击载荷作用后发生剪切失效的可能性。分析表明:在初始速度间断面上是否发生失效取决于无量纲初始动能和质量块尺寸与梁厚之比,而与梁的长度无关;质量块的转动惯量对于剪切失效具有不可忽略的影响。     

损伤体有效弹性性质的细观分析和不变性描述—— 一个考虑微缺陷相互作用的一般理论模式

通过引进微缺陷相互作用张量，建立了一个二维情况下考虑微缺陷（微裂纹或微孔洞）间相互作用的损伤固体有效弹性性质的一般理论模式模型中考虑了微缺陷的几何形状、取向分布和空间分布所造成的有效柔度张量的各向异性和材料中微缺陷之间的相互作用所引起的损伤柔度张量的高阶效应针对微椭圆孔、微圆孔和微裂纹问题，求得了相互作用张量的解析形式     

含切口损伤复合材料层合板拉伸失效行为研究

对含有不同切口损伤的复合材料层合板试件进行了拉伸试验,采用电阻应变计同步测量切口损伤前缘区域随载荷的变化,测定含切口损伤层合板的剩余强度,并讨论了损伤长度和损伤角度对剩余强度的影响规律.建立含切口损伤复合材料层合板有限元模型,分析了含切口损伤复合材料层合板的拉伸失效行为,计算了含切口损伤复合材料层合板的剩余强度,确定了剩余强度与切口损伤状态的关系.计算结果与试验结果具有较好的一致性.     

水下冲击波载荷作用下气背固支圆板动态毁伤实验

为了研究水下近爆载荷作用下舰艇水下结构的动态变形及失效毁伤模式,利用水下爆炸冲击波等效加载装置结合高速摄影技术,对两种厚度的气背固支5A06铝合金圆板进行了水下冲击波加载实验。得到了气背固支圆板塑性大变形、中心拉伸撕裂和边界剪切破坏3种典型失效模式的动态响应历程。比较分析了冲击波强度、冲击因子、损伤参数和响应参数4种毁伤判据对该类靶板毁伤模式的判别能力。实验结果表明：考虑了结构因素的损伤参数和响应参数能够更为全面的判别结构的失效毁伤情况。     

复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲研究

对复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲问题进行了研究。基于Hamilton变分原理导出圆柱壳的运动方程 ,本构关系采用增量理论 ,借助增量数值算法求解动力方程组。结果表明 ,均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击的过程或冲击性态有较大的影响 ,并讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。     

复合材料层合板动态断裂韧性与损伤扩展的实验研究

研究了复合材料层合板在冲击载荷和不同温度条件下的力学行为及破坏机理。在不同温度环境下 ,利用MTS材料试验机 ,采用中等应变速率 (1/S) ,对玻璃布一环氧层板实施了冲击拉伸断裂实验 ,测试了该材料在不同温、不同应变速率下的断裂韧性值。分析了玻璃布 环氧层板材料的破坏过程及内部再伤情况     

循环冲击载荷作用下页岩动力学响应及能量耗散特征

采用$varnothing $50 mm分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验系统开展页岩循环冲击实验,研究不同循环冲击载荷作用下页岩动力学响应及损伤演化特征,同时揭示了控制入射总能量不变条件下,不同气压梯度循环冲击页岩能量演化规律。随着冲击气压升高,试样破裂所需的冲击次数呈线性减少,峰值应力随循环冲击次数的增加先升高后降低,极限应变先减小后增大,试样在循环冲击下表现出先压密后损伤的力学机制。基于Weibull分布的统计损伤模型表明,升高循环冲击气压,试样损伤破坏形式由缓慢劣化逐渐转变为骤然破坏。入射总能量恒定的情况下,通过控制循环入射能量梯度能够产生不同的损伤效果,降压冲击和升压冲击下的能量吸收比均大于恒压冲击下的,且气压梯度的绝对值与能量吸收比呈现正相关性。     

高应变率下计及损伤演化的材料动态本构行为

材料在高速变形过程中常常伴有不同形式的内部缺陷或微损伤的演化。大量的实验观察表明,损伤演化同时依赖于应变、应变率和温度,而且高应变率和低温之间有某种等价性。由此基于热激活机制,提出了同时依赖于应变率和应变的微损伤演化律,及相应的计及损伤弱化效应的率型本构关系。以聚丙烯/尼龙（PP/PA）共混高聚物为例,具体研究了其计及损伤演化的ZWT本构关系,并区分其率相关的本构响应及率相关的损伤演化响应。     

端头带有质量块的悬臂梁在冲击载荷下的两种剪切失效模型

剪切失效是强动载荷作用下结构失效的重要模式。本文给出了计及梁的转动惯量时端头带有质量块的悬臂梁结构受到冲击载荷作用后发生剪切失效的无量纲判据。分析表明，在初始速度间断面上是否发生剪切失效取决于质量块初始动能和质量块尺寸与梁厚之比，而与梁的长度无关。梁的转动惯量对于剪切失效具有不可忽略的影响。     

循环加卸载损伤大理岩的动力学特性

利用MTS 815电液伺服岩石实验系统进行上限应力为80%、85%、90%、95%单轴抗压强度的大理岩单轴压缩循环加卸载实验,每种上限应力条件分别设置20、40、60、80次循环。再利用分离式Hopkinson压杆对损伤岩样进行动力学实验。分析了循环加卸载上限应力及循环次数对大理岩塑性应变的影响,揭示了大理岩动态力学参数和破碎吸收能随损伤变量的演化规律。实验结果表明:塑性应变与循环次数呈正相关,且上限应力越大,塑性应变趋于稳定所需的循环次数也会增大;动态单轴抗压强度、动态弹性模量随损伤变量增加呈指数衰减;破碎吸能占比以损伤变量D=0.343为临界点分为两个阶段,D<0.343时,破碎吸能占比稳定在10%左右,数值约为13 J,当D>0.343时破碎吸能占比随损伤变量增加不断增大。研究结果可为岩体工程的设计、施工及支护参数的选取提供参考。     

冲击荷载下钢筋混凝土梁的性能及损伤评估

基于落锤冲击试验,通过数值模拟研究钢筋混凝土梁在冲击荷载下的抗冲击性能和损伤机理。针对冲击荷载局部效应明显和持时短暂等特点,提出基于截面损伤因子的损伤评估方法;采用参数分析方法研究了箍筋间距、边界条件、冲头形状和面积以及冲击位置对钢筋混凝土梁的动态响应和损伤程度的影响。结果表明：基于截面的损伤评估方法能够比较直观地描述梁体损伤沿长度方向的分布;端部的固支约束可以有效地改变钢筋混凝土梁的耗能机制,并能提高梁的抗冲击承载潜力;冲击位置会直接影响梁体的裂缝分布和破坏模式;碰撞接触面积和冲头形状也对梁的损伤分布具有一定的影响。