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1.
三维非均匀脆性材料破坏过程的数值模拟   总被引:28,自引:1,他引:27  
采用有限元方法模拟了三维均匀固体材料在宏观等效力学性质和破坏过程。首先采用格形(lattice)方法把试件离散成三维均匀网格,在每个单元格中将材料按照均匀处理,根据给定的统计规则来确定不同单元格中的材料常数以反映材料的非均匀性。然后对非均匀脆性材料选用简单的本构关系与断裂准则,采用自适应选取载荷步长对试件进行加载,通过非平衡迭代技术对刚度矩阵进行不断修正,实现了非均匀脆性材料的弹性行为及破坏过程的数值模拟。在此基础上,通过数值计算研究了材料的非均匀分布对宏观等效力学性质和破坏过程的影响,给出了破坏全过程的非线性载荷-位移曲线以及不同载荷阶段的三维损伤破坏的演化图。  相似文献
2.
加筋材料的格形模型和统计数值方法   总被引:6,自引:0,他引:6  
本文采用格形化方法和统计技术建立加筋复合材料有限元力学模型,使用自动选取载荷步长方法和非平衡迭代技术,对加筋复合材料的宏观等效模量和破坏全过程进行了数值模拟,分析了材料分布的非均匀程度,相对体积比和横截面加筋分布方式对加筋复合材料整体宏观等效模量和承载力的影响。  相似文献
3.
应用格形模型和统计方法分析两相材料宏观等效力学性质   总被引:4,自引:0,他引:4  
采用格形模型和统计方法分析了三维两相材料的宏观等效力学性质。首先建立了两相非均匀材料的力学模型和相应的格形有限元分析.在后利用该方法针对六种两相材料模型,分别分析了材料体积比、不同空间分布和材料物理性质分布对两相材料宏观力学性质的影响。由于使用了三维非均匀模型和自适应载荷步长的加载技术,该方法可以较好地模拟材料在准静态加载条件下的破坏全过程,所得结果可以为颗粒(或短纤维)增强复合材料的力学性质及其设计提供参考依据。  相似文献
4.
腹板开孔的冷弯槽形轴压构件试验研究   总被引:3,自引:0,他引:3       下载免费PDF全文
腹板开孔是冷弯薄壁构件中一个较新的构造形式。孔的存在导致薄膜应力的重新分布,影响构件的屈曲特性和承载能力,使得无孔构件的分析与设计公式不再适用于开孔构件,因此有必要研究开孔构件。本文选取冷弯薄壁型钢中主要的承力构件形式卷边槽钢构件,对两端简支、腹板开单孔的中长柱进行了轴心受力性能的试验研究,对比进行了未开孔构件的试验。通过对比发现两类构件的受力特性有着明显的差异,开孔构件的承载力有所降低。将两类构件的试验结果分别与理论分析、ANSYS模拟结果进行对比和分析,讨论了两类构件受力性能及承载力不同的原因。根据不同开孔尺寸试件的试验结果可知,开孔构件的极限承载力随着开孔高度、宽度的增大而下降。  相似文献
5.
The analytical stress-strain relation with heterogeneous parameters is derived for theheterogeneous brittle materials under a uniaxial extensional load, in which the distributions of theelastic modulus and the failure strength are assumed to be statistically independent. This theoreticalsolution gives an approximate estimate of the equivalent stress-strain relations for 3-D heterogeneousmaterials. In one-dimensional cases it may provide comparatively accurate results. The theoreticalsolution can help us to explain how the heterogeneity influences the mechanical behaviors, Further, anumerical approach is developed to model the non-linear behavior of three-dimensional heterogeneousbrittle materials. The lattice approach and statistical techniques are applied to simulate the initialheterogeneity of heterogeneous materials. The load increment in each loading stage is adaptivelydetermined so that the better approximation of the failure process can be realized. When the maximumtensile principal strain exceeds the failure strain, the elements are considered to be broken, which canbe carried out by replacing its Young‘s modulus with a very small value. A 3-D heterogeneous brittlematerial specimen is simulated during a full failure process. The numerical results are in good agreementwith the analytical solutions and experimental data.  相似文献
6.
7.
基于细观力学复合球模型研究了含非均匀界面相粒子填充复合材料的有效热弹性性质,重点讨论了界面相性质的径向分布对有效比热的影响.首先,将非均匀界面相沿径向离散为多个同心球壳,每个球壳内的材料性质假设是均匀的.基于上述离散模型,利用含界面相的复合球模型,推导了复合材料的有效体积模量、有效热膨胀系数及有效比热的数值求解表达式;进一步,假设界面相的性质沿径向连续变化,建立了一组微分方程,上述有效性质依赖于该微分方程组的解.特别地,当界面相杨氏模量为幂次分布时,通过求解该微分方程组得到了有效比热等热弹性性质的解析解.算例结果表明,应用此方法预测的有效热膨胀系数与实验结果吻合良好;界面相热膨胀系数的径向分布对有效比热和有效热膨胀系数均有显著的影响,而界面相弹性模量的径向分布对有效比热有显著的影响,对有效热膨胀系数的影响相对较小.  相似文献
8.
陈永强  徐鉴君 《力学学报》2008,40(3):297-305
在平均场的概念下对液态粒子的凝周过程提出了一个简化的液-固-气-雾(LSGF)数学模型,并在小过冷度的条件下,求出了有关初值问题的一致有效渐近解.结果表明:整个动力学过程可以分为两个相互联结的时间阶段. (1)液粒初始温度分布的瞬态过渡阶段.在这个阶段,凝固尚未正式启动,只是系统内的温度从任意给定的初始分布迅速调整到某一特定空间分布. (2)液粒向固粒转变阶段.在这一阶段,液-固两相开始分离,相界面逐渐向液粒中心传播,直至液相完全消失.进而以铜为例,讨论了液态粒子在不同生长条件与物理参数下的凝固时间与凝固过程中的温度分布的演化规律.  相似文献
9.
分析了滑移接触条件下热力耦合现象,建立了热力耦合的有限元分析连续模型,提出了系统动力学平衡方程和热力学平衡方程。对系统中物体间的接触条件进行了分析,得到了物体间接触条件的数学表达式,在此基础上,用约束函数表示接触约束条件。应用变分原理对约束函数进行变分,与系统平衡方程组成非线性方程组对热力耦合问题进行求解。实例表明,用约束函数法求解热力耦合问题,收敛性较好,算法稳定,计算结果能反映实际。  相似文献
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