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三维计算断裂力学 总被引:2,自引:2,他引:0
断裂力学理论从1921年Griffith研究玻璃的脆性断裂问题开始,经历了从线弹性体系到弹塑性以及蠕变理论体系、从单参数到多参数体系和从理想的二维平面理论到实际三维含裂纹结构的三维断裂理论的发展历程。针对应力强度因子K和J积分以及C(t)积分的计算方法从理想化模型的理论计算发展到实际复杂工程结构裂纹体计算的各种商业软件平台以及专业的断裂理论分析平台。尤其是随着计算机技术的发展,对三维含裂结构的静态和扩展裂纹的计算模拟已经能够融入计算机辅助设计。结合本研究组近30年来在三维疲劳断裂理论和应用研究方面的体会,简述了三维计算断裂力学从裂纹体应力应变分析和断裂参数计算到三维蠕变断裂和疲劳裂纹扩展模拟的国内外进展,并对涉及的计算方法,包括原子尺度和跨尺度的计算模拟,以及目前面临的挑战性问题作了简要介绍和分析。 相似文献
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钾离子通道是一种能开放或闭合孔道而控制钾离子跨膜流动的膜蛋白。Kv1.2结构是一种开式构型的钾通道结构,也是迄今获得的唯一一种来自真核细胞的钾通道结构。尽管导致Kv1.2结构内螺旋弯曲的PVP序列在KcsA等原核细胞钾通道中不存在,KcsA结构的直式内螺旋闭合构型仍常被作为Kv1.2等真核细胞钾通道的闭式模版。本文在靶向分子动力学模拟中迫使Kv1.2钾通道闭合为KcsA构型,我们发现Kv1.2无法适应KcsA的闭合构型,松弛后内螺旋恢复PVP铰链弯曲,在孔道的腔-门区域形成上下大中间小的沙漏状闭合构型。此构型使开闭构型转换效率更高,可能是钾通道从原核细胞的甘氨酸铰链进化到真核细胞的PXP铰链的原因所在。 相似文献
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探讨了一种能够揭示三维复合型断裂现象并能记录这些现象的三维复合型断裂研究的实验方法,用此方法完成了LC4-CS航空结构铝合金不同厚度紧凑拉伸试样的I+Ⅱ复合型断裂试验。结果表明:此方法能够简便地确定出复合型裂纹的起裂载荷、破坏载荷、裂尖张开位移、滑移位移和起裂角,基本解决三维复合型断裂研究所需实验数据问题。同时发现此种材料试样的承载能力和超裂方向的确具有明显的厚度效应。 相似文献
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V型缺口裂端的三维应力状态及约束分析 总被引:1,自引:0,他引:1
利用三维有限元方法,研究了有限厚度板中V型缺口根部穿透裂纹前沿的三维弹性应力场。对不同厚度、不同缺口张开角和裂纹长度对应力强度因子及裂尖附近的三维约束程度的影响进行了分析,同时还讨论了三维约束区的大小。研究结果显示:当缺口张开角小于60度时,不同缺口的应力强度因子和离面约束因子的分布基本一致,角度的影响不明显。应力强度因子是厚度的函数,板中面的应力强度因子随厚度的增加逐渐减小趋近干平面值,最大为1.08倍的平面值。当板厚超过15倍的缺口深度时,应力强度因子最大值将从中面转移至接近自由表面位置,距中面约0.4倍板厚。三维约束非常明显的区域在裂尖前沿约0.45倍厚度的范围内.二维到三维的过渡区在裂尖前沿1.5倍厚度的区域内;在中面上三维效应影响区最大,随着离中面距离的增加逐渐减小,在自由表面上降为0。 相似文献
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考虑疲劳裂纹扩展三维效应的James—Anderson修正方法 总被引:1,自引:0,他引:1
James-Anderson方法是一种借助材料疲劳裂纹扩展速率性能来确定三维裂纹应力强度因子的重要实验方法。本文对James-Anderson方法中的疲劳裂纹扩展三维效应进行了分析,并对其进行修正。修正后的James-Anderson方法考虑了疲劳裂纹扩展中由于应力状态而引起的三维效应。研究结果表明:和James-Anderson方法相比,修正后的James-Anderson方法得到的应力强度因子和三维数值方法所得的应力强度因子更吻合。 相似文献
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纳米力学的数值模拟方法 总被引:11,自引:3,他引:8
纳米力学是一支新兴学科,主要研究100nm以下尺度上物质的行
为和变化规律.物质在纳米尺度上所具有的特殊效应如量子效应、微尺
度效应等导致了其特异的性能和行为.人们对纳米力学行为的认识,目
前主要通过试验观测和数值模拟等方法.本文概要回顾了分子动力学模
拟、蒙特卡罗模拟等纳米力学计算方法的研究进展及现状,提出了以
量子力学为基础、多学科交叉、多层次融合发展纳米力学研究方法的构
思,并对纳米力学研究方法所面临的问题及其发展趋势做了初步展望. 相似文献
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用分子动力学方法模拟纳米碳管与刚性壁的正碰撞过程,并与弹性动力学方法的结果进行对比.在分子动力学模拟中,采用Tersoff-Brenner势描述碳管的原子间相互作用,用6~12形式的Lennard-Jones,势描述碳管与刚性壁间相互作用.结果表明,两种方法所得到的应力波传播速度吻合较好.与弹性动力学分析结果不同的是,在发生屈曲以前,纳米碳管与刚性壁的接触时间不仅与纳米碳管的长度近似成线性关系,还与管径及碰撞初速度有关.碰撞过程中,纳米碳管端部应力并非定值,但其平均值与弹性动力学计算结果相差不大. 相似文献
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利用基于密度泛函理论平面波赝势法的第一性原理计算,研究了过渡金属化合物OsB2和OsO2的金红石相、黄铁矿相与萤石相三种结构在高压下的状态方程和结构特性以及OsO2可能的高压相变.理论计算结果支持OsB2与OsO2的萤石相是潜在超低可压缩性的硬性材料.同时,也分析了它们的电子结构,力求理解大体变模量和高硬度的微观机制.结果表明,可以利用过渡金属高的价电子浓度,掺入硼、氧、碳、氮等轻的元素形成强的方向键,这可能提供了一种合成超硬材料的新途径. 相似文献