非线性断裂模式下冻土复合型破坏的数值计算

冻土是多相复合材料,其内部含有很多孔洞,裂隙等缺隙,它的断裂破坏过程像岩石及混凝土等准脆性材料一样具有明显的非线性特征.本文提出了一种胶结力裂纹模型来模拟冻土的断裂破坏过程.这种模型基于在裂纹尖端插入非线性界面元来模拟微裂纹区的胶结力(使裂纹闭合的力),裂纹扩展判据采用最大应变能释放率准则,同时编制程序对冻土Ⅰ-Ⅱ复合...     

复合型断裂应变准则

根据裂纹通常沿径向扩展这一基本事实和文献[1]的思想,以垂直于径向的平面上的主应变ε_1为参量,在等能量密度面上(全复合型脆断情形)或在等形变能密度面上(全复合型小范围屈服情形)提出:1)ε_1的最大值方向为裂纹分枝扩展方向;2)当lim2r~(1/2)(ε_1)_(max)达到临界值时,裂纹就起始扩展(全复合型脆断情形);3)当2r_ρ(ε_1)_(max)达到临界值时,裂纹就开始扩展(全复合型小范围屈服情形).1.全复合型脆断平面穿透裂纹在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型全复合加载下,裂纹尖端位移场为     

复合型断裂的经验准则

1.引言由于结构或载荷的不对称或因材料的各向异性等原因,实际结构中的裂纹通常是处在组合应力场作用下,因此研究复合型裂纹扩展对结构安全设计是重要的.自从Griffith把他对Ⅰ型裂纹的分析结果推广到复合型断裂以来,迄今各种复合型断裂已被Erdogan和Sih、Sih、Theocaris等人研究过.他们分别提出了能量释放率准则、最     

一个新的复合型断裂准则

一、前言由Griffth提出并由Irwin等发展了的线弹性断裂力学在处理Ⅰ型——张开型裂纹扩展问题上取得了很大成功。但是工程实际中经常遇到的裂纹通常都是处于复合型变形状态。在复合变形条件下裂纹扩展的准则,     

复合型裂纹断裂的新准则

以Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹为研究对象,对裂纹尖端的塑性区分布规律进行了理论分析.引入两组评价裂纹尖端应力场对裂纹扩展影响的参数,考虑裂纹尖端存在的局部塑性变形,并采纳如下两个假设,(1)裂纹沿最短路径穿过塑性区向弹性区扩展,(2)当在扩展方向上的弹塑性边界极半径r大于其临界极半径rc时,裂纹开始扩展.在此基础上,导出了新的复合型裂纹断裂准则,并与现有部分断裂准则及实验结果进行了对比.结果表明:新建立的复合裂纹断裂准则与实验结果吻合程度非常高.文中还分析了裂纹尖端应力场对复合断裂的影响机制,阐述了以单一KⅠc或KⅡc建立的复合裂纹扩展准则的局限性以及考虑裂纹尖端应力场的必要性.     

Ⅰ＋Ⅱ复合型弹塑性断裂的COD分析

以Ｒｉｃｅ的裂纹尖端钝化模型为基础定义了复合载荷下裂纹尖端的位移ＣＯＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ，ＣＴＯＤ和ＣＴＳＤ是复合型裂尖位移ＣＯＤ的Ⅰ和Ⅱ型分量。对铝合金Ｌｙ１２复合Ⅰ＋Ⅱ型弹塑性断裂行为进行了ＣＯＤ分析，并对复合载荷下ＣＯＤ与Ｊ积分关系进行了讨论。结果表明：（１）随Ⅱ型分量的增加，Ｌｙ１２启裂的ＣＯＤ值增加，纯Ⅱ型的启裂ＣＯＤ值理纯Ⅰ型的６倍：（２）Ｌｙ１２复合载荷下的ＣＯＤ与复合Ｊ积分值ＪＭ     

三维复合型断裂的试验方法探讨

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。     

平面应力弹塑性复合型断裂研究

本文对受拉伸载荷的含有不同倾角中心裂纹的铝合金薄板,用直接记录激光散斑法和云纹法测量了裂纹周围的变形场,并测得裂纹稳态扩展过程中载荷与裂纹扩展量的对应关系。同时采用弹塑性大变形的有限元方法进行了数值分析,得到裂纹周围的应力应变分布,计算结果与实验测量值符合良好,并进行了讨论。     

复合型韧性断裂实验和控制参数

通过对不同韧性材料在各种平面复合载荷形式下裂纹启裂阶段裂端变形、启裂位置和扩展方向的系统的宏微观实验验证及计算分析,考察了韧性断裂参数空穴扩张比的分布特征和裂纹启裂及扩展方向的关系．得到：对于不同韧性的材料,在裂端的钝化变形区域,空穴扩张比的极大值区对应干裂纹的启裂位置,裂纹启裂时钝化裂端前缘空穴扩张比的临界值不敏感于复合比的变化．而对于裂纹启裂后的扩展方向,则需根据具体材料在相应的特定区域中比较空穴扩张比参数极大值的分布特征,需经进一步的分析,从而确定裂纹的扩展方向．实验及计算结果表明,尽管复合型断裂时裂纹启裂及扩展的机理极其复杂,用于韧性材料复合型断裂的空穴扩张比参数仍能很好地预测裂端的启裂及扩展方向,可作为复合型韧性断裂过程的控制参数．     

LY12复合型断裂的实验研究

应用有限元方法和断裂实验对铝合金ＬＹ１２在Ｉ＋Ⅱ型复合载荷作用下的弹塑性断裂行为进行了研究，给出了复合型弹塑性断裂的Ｊ积分准则，结果表明：（１）不同复合型下启裂Ｊ积分值满足ＪＩｉ／ＪＩｃ＋ＪⅡｉ／ＪⅡｃ＝１，ＪＭＣ＝ＪＩｉ＋ＪⅡｉ的关系，随Ⅱ型分量增加，启裂的Ｊ积分值ＪＭＣ增加ＪＩＣ为ＪＩＣ的两部；（２）ＪＭＣ值与复合比满足ＪＭＣ＝Ｋ＾２Ｉ．ＪＩＣ／（Ｋ＾２１＋αＫ＾２ＩＩ）＋αＫ＾２Ｉ．ＪＩＣ／     

最大能量释放率断裂准则在Ⅱ-Ⅲ和Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型断裂中的应用

MG准则的物理概念是非常明确的,它认为,裂纹扩展将引起裂纹体的势能释放,当释放的能量与形成新裂纹面所需要的能量相当时,就导致裂纹失稳扩展,并沿着能量释放率最大的方向开裂。本文将根据Irwin关于能量释放率G与应力强度因子K之间的关系的理论,...     

控制断裂能量与爆破效果的分形分析

定向断裂爆破与普通光爆、预裂相比,爆破效果明显提高,爆破能量利用更为合理。文中根据爆破断裂的分形研究,阐述了控制断裂爆破改进周边成形质量,提高爆炸能量利用率的力学机制。     

Ⅰ－Ⅱ复合型韧性断裂研究进展

本文主要针对Ⅰ＋Ⅱ型裂纹问题，论述了这一领域近几十年研究工作的现状及最新进展．对该领域研究的趋向及存在的有关问题作了分析，讨论．指出：韧性材料在近Ⅰ型和近Ⅱ型时启裂及扩展的机理可能不同，目前所用的一些单参数判据要同时对两种不同机理作恰当描述有困难，可考虑采用双参数判据．同时，材料微结构及特征对断裂机理的影响也不可忽视     

Ⅰ－Ⅱ复合型韧性断裂研究进展

本文主要针对Ⅰ＋Ⅱ型裂纹问题,论述了这一领域近几十年研究工作的现状及最新进展．对该领域研究的趋向及存在的有关问题作了分析,讨论．指出：韧性材料在近Ⅰ型和近Ⅱ型时启裂及扩展的机理可能不同,目前所用的一些单参数判据要同时对两种不同机理作恰当描述有困难,可考虑采用双参数判据．同时,材料微结构及特征对断裂机理的影响也不可忽视     

关于全复合型能量释放率准则

作为在ICF5作者们文的继续,同一方法用于列出Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ复合型的最大能量释放率准则。本文改进并推广了Williams的近裂纹尖端的展开,用于分支裂纹趋近于零的情形,并指明,不仅是级数的首项而且必须保留级数的总和,在Ⅲ型裂纹的特殊情形,对于能量释放率,级数可求和,且其结果与封闭形式的精确解(见Tanaka与Ichikawa,Sih,Liebowitz和郝,Wu)相同,而王所得的结果乃对应于级数的首项。并顺便澄清了Tanaka等与王间的争论。     

薄板几何非线性弯曲分析的深度能量法

发展了一种增量形式的深度能量法求解薄板几何非线性弯曲问题。根据最小势能原理和Von-Karman非线性理论,构建以薄板势能为驱动的增量式深度神经网络模型。首先用网格离散薄板求解域,通过Python读取网格数据计算Hammer积分点,并以此作为训练集代入网络模型预测板的弯曲位移,再将荷载分成一系列的荷载增量,每个增量步中计算薄板势能作为神经网络的损失函数,以最小化势能为目标,结合Adam优化算法更新网络模型参数,待势能取驻值后再继续下一个荷载步的计算。本文求解了不同形状、不同边界条件下薄板的几何非线性弯曲问题,并将计算结果与文献解或有限元Abaqus解进行对比,研究表明,本文方法在求解薄板的几何非线性弯曲问题上具备有效性和准确性,且增量式的神经网络模型能够减小计算内存,有效提高计算效率和模型的稳定性。     

非线性能量汇胞元减振效率分析

非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)具有减振频带宽、减振效果好等诸多优点.但是NES没有线性刚度的特征导致其难以驱动大重量的NES振子,从而难以应用于对大型工程结构的减振.因此,将NES以高效和便捷的方式应用于工程减振,仍然是有待研究的问题.将NES以胞元的形式装配于振动的主结构中,通过多个NES胞元的共同作用,是一种有前景的减振策略.文章在偏心转子激励下,探究了多个NES胞元对远大于单个NES自身重量的振动结构的减振效果,分析了多个NES胞元耦合主结构组成的系统的整体响应特征.建立了NES胞元减振系统的运动微分方程,采用复化平均法(complexification-averaging,CxA)导出系统的慢不变流形及稳态响应满足的近似解析表达式,通过慢变流形的扰动运动微分方程对稳态解进行稳定性分析,再利用伪弧长法获得系统响应的近似解,分析了NES胞元的减振规律及系统响应规律,最后利用龙格-库塔(Runge-Kutta, R-K)法进行数值验证.结果表明,通过多个NES胞元共同作用,能够有效控制较大重量的主系统振动,而且减振效率随NES胞元个数和重量的增加...     

非线性介质的断裂和流动

1.前言在工程和应用科学中,断裂理论特别是它的非线性部分是一个非常吸引人和值得注意的领域。在实际应用中,人们会遇到多种多样的非线性介质,如非线性弹性的,弹塑性的,粘弹塑性的等。此外,还可能出现这些非线性介质的耦合系统,例如热-力耦合系统等。断裂研究的主要目的之一,乃是发展能为工程所用的断裂准则。     

I-II复合型裂缝断裂角的分层剪滞模型与分析

采用修正的剪滞理论建立了岩石、混凝土等准脆性材料的I-II复合型裂缝在单向拉伸荷载作用下的计算模型,得到了与实验相吻合且优于传统S判据的断裂角。通过对远场应力、斜裂缝区应力以及子层位移的合理简化,得到了求解剪滞分析模型的边界条件,进而得到了含斜裂缝的各子层位移分布函数。引入最大应力集中因子,对I-II复合型裂缝前缘应力场进行简化;基于斜裂缝沿最大应力集中因子方向扩展,得到裂缝的断裂角。根据斜裂缝的应力分布,设置不同的子层分区,得到了更为细化的位移分布模式。通过对计算数据的分析,针对单向拉伸荷载作用下的I-II复合型裂缝,建立了按应力场分区设置子层的分层剪滞模型,得到更为精确的斜裂缝断裂角。     

基于GMTS准则的岩石复合型断裂机理研究

使用国际岩石力学协会规定的半圆盘岩石试件,加工不同倾角的直裂纹试样,通过三点弯曲加载试验得到不同I-II复合比断裂的断裂韧性和初始断裂角．传统裂纹扩展准则忽视了常数项即T应力及更高阶项的影响,导致该扩展准则的理论预测结果存在较大缺陷,本文通过考虑常数项,建立广义最大周向应力准则(GMTS)．在此基础上,分别采用传统的裂纹扩展准则和考虑T应力的裂纹扩展准则预测不同复合比裂纹的断裂韧性和初始扩展角,然后对比理论预测结果和实验结果．分析可得：常数项即T应力对断裂的临界应力强度因子和初始断裂角的影响是不可忽略的,且II型断裂占比较大时影响更大,广义最大周向应力准则预测值与实验测试结果之间的误差最小．