损伤力学

摘要： 为明确不同含水率古土壤在冻融循环作用下其微观结构特性及古土壤损伤机制,采用核磁共振扫描仪对不同含水率冻融循环后的古土壤试样进行测试,研究冻融循环和含水率共同作用对古土壤微观结构的影响及土体内部损伤变化。结果表明:冻融循环下不同含水率使土体内部产生不同程度的损伤,损伤程度为含水率大的土体大于含水率小的土体。随着冻融循环次数增加,T;谱曲线信号幅度增加,孔隙结构改变,大孔隙、最大孔隙含量增加,中孔隙含量减小;同时含水率较大的土体孔隙体积增大幅度大于含水率较小的土体,说明在季节冻土区建设工程中含水率越大土体越易发生破坏,因此在工程中应注意防排水问题。依据损伤力学原理,得出土体颗粒连续性与孔隙率关系,进而得出有效应力与孔隙率关系;根据核磁扫描结果,建立孔隙率与冻融循环次数关系,最终推导出古土壤有效应力与冻融循环次数关系表达式。研究成果为季节冻土区古土壤地层建设工程提供理论指导。

摘要： 研究针对不同服役环境下2DSiC/SiC复合材料的电阻率特性进行了研究。从1300°C降至室温的无氧环境中,复合材料的电阻率随温度降低而增大;借助曲线拟合,建立了电阻率与温度之间的映射关系。在1300°C空气环境中氧化20和60 h后,由于PyC界面层和SiC基体的氧化,复合材料的导电性显著降低;以SiO_(2)的含量定量表征氧化程度,建立了电阻率与氧化损伤之间的映射关系。复合材料的电阻率和应力随应变的变化趋势相似,电阻率变化率和刚度随应变的变化趋势相反。在线性阶段,基体开裂数量极少,刚度几乎不变,电阻率缓慢增大;在非线性阶段,基体开裂数量增加较快,造成刚度降低,电阻率快速增大;后半段的基体裂纹数量缓慢增多,刚度和电阻率变化率趋于平稳。

摘要： 为了研究中华门城堡的结构安全性能及残损病害的成因,在Drucker-Prager屈服准则的基础上,引入受拉和受压损伤变量.基于ANSYS的usermat子程序,开发砖石建筑遗产的弹塑性损伤本构模型,并采用本构模型对中华门城堡进行有限元模拟分析.通过子程序中的受拉和受压损伤变量,反映结构整体的损伤状况.研究结果表明:中华门城堡最大拉应力出现在拱券与南部城砖砌体墙的交接处、东西及南侧条石砌体墙的上部,最大压应力出现在南侧条石砌体墙下部;损伤变量的分布与中华门城堡现状残损较为吻合.

摘要： 研究FGH96粉末高温合金中夹杂物对低周疲劳寿命的影响,提出基于损伤力学理论的低周裂纹萌生寿命预测模型,在建立损伤演化方程后提出损伤表征参数。对含夹杂物和不含夹杂物的粉末高温合金试样在530°C和600°C下进行疲劳试验,并对具有椭圆形、半椭圆形、多边形和条形表面/亚表面夹杂物的试样进行模型验证,然后通过有限元模拟进行应力分析,并计算预测寿命。结果表明,预测寿命和实验寿命之间具有令人满意的一致性。

摘要： 脆性岩石内部的细观裂纹是导致其失稳破坏的重要因素之一,基于细观机制研究岩石受载后微裂纹的扩展、贯通有着重要的意义。脆性岩石内部主要存在Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹,目前该复合裂纹的扩展、贯通对岩石受压产生失稳破坏的影响研究相对较少。依据最大周向拉应力准则,结合拉剪复合作用下的Ⅱ型裂纹强度因子将Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式作了变换,得到了受裂纹参数影响的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的强度因子表达式Ke,并通过裂纹强度因子与裂纹扩展之间的关系式得到了受Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数影响的应力与裂纹扩展长度的关系式,再结合损伤-应变关系推导出受其裂纹参数影响的应力-应变关系式。通过对比大理岩的常规三轴实验结果,发现二者比较吻合,充分验证了该模型的合理性。结果表明,岩石的承载力随着岩石内部初始损伤、裂纹尺寸以及翼型裂纹长度的增大而减小,随着裂纹间摩擦系数的增大而增大。并且在相同轴压的情况下,随着围压的增大,裂纹扩展长度减小,说明围压有效地遏制了岩石内部裂纹的扩展、贯通。从细观力学的角度解释了Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹参数对岩石承载能力的影响,并将裂纹开裂角考虑到了其中,为从细观机制方面研究岩石的受压破坏提供了一定的参考。

摘要： 传统的深潜耐压壳低周疲劳分析方法无法同时准确预测疲劳裂纹的萌生寿命和扩展寿命,本文依据连续损伤力学理论,采用实验与数值结合的方法,针对现有疲劳损伤模型的局限性,提出了能够考虑微裂纹闭合效应的疲劳损伤累积模型,给出了钛合金材料低周疲劳分析方法。通过数值模拟Ti80钛合金损伤演化过程,并将本文提出模型和Lemaitre疲劳模型的预测结果分别与实验值进行对比,结果表明:本文提出模型的平均误差为5.24%,比Lemaitre疲劳模型预测效果更好,说明该模型能更准确地模拟Ti80合金材料的低周疲劳行为。

摘要： 为系统研究养护龄期对尾砂胶结充填体基本力学性能、应力-应变关系及破坏形态的影响,本工作对处于不同养护龄期下的充填体开展了单轴压缩试验,并基于损伤力学理论建立了考虑养护龄期的分段式损伤本构模型。研究表明:充填体抗压强度和弹性模量随养护龄期的延长呈指数函数递增规律,但在养护后期充填体抗压强度的增长速率随灰砂比的增大而降低;结合充填体应力-应变曲线形态,本工作提出了适用于充填体的单轴受压应力-应变关系表达式,并通过实测值与理论值的对比结果验证了公式的可靠性;当养护龄期超过7 d后,高水泥含量的充填体变形能力随养护龄期的延长呈减小的趋势,而水泥含量低的充填体变形能力与养护龄期呈正相关关系;养护龄期的延长能够对充填体破坏形态产生显著的影响,且实际的影响效果与充填体内部水泥含量具有紧密的相关性。

摘要： 在抗震性能化设计中,对结构构件进行性能水准评价是重要内容,现有国内外规范标准主要提供了基于构件变形的评价指标。损伤变量作为损伤力学中表征损伤程度的基本概念,代表材料或构件受损后的性能劣化程度,在基于材料本构的弹塑性分析中得到广泛应用,但目前尚未形成统一的计算方法和评价标准。基于损伤力学理论,结合现行规范及相关研究成果,从理论分析和工程应用的角度,提出了标定混凝土损坏等级与损伤变量对应关系的方法,并进一步建立了钢筋混凝土构件基于材料指标的评价标准。结果表明:基于材料损伤变量的性能化评价方法具有坚实的理论基础,并与现行规范相衔接,符合软件应用习惯,对规范抗震性能化设计分析与评价具有理论与实践意义。

摘要： 炸药装药损伤的萌生、演化直接影响炸药的力学响应过程,及其爆轰性能,是武器设计人员关注的焦点之一。就炸药装药损伤行为数值模拟技术,从本构模型和计算模型两个方面,阐述了国内外炸药本构模型及炸药装药力学行为数值计算模型方面的研究现状,介绍了现有含损伤本构模型和计算模型的适用范围及优缺点;建立适应性更加广泛的数值模拟方法描述炸药含损伤的力学特性是炸药装药损伤模型未来发展的方向。

摘要： 为了准确预测三维四向编织复合材料的纵向拉伸力学性能,对编织复合材料的面胞和内胞细观实体模型进行参数化建模,面胞模型考虑了纱线空间轨迹的偏移和横截面的挤压变形.用体素网格离散模型并施加合适的边界条件,将各组分材料的损伤模型编入到有限元分析软件ABAQUS用户定义材料子程序UMAT中.分别对内编织角为30°和45°的三维四向碳纤维/环氧树脂编织复合材料的面-内胞模型进行数值分析,经体积加权平均获得不同厚度编织复合材料试件的纵向拉伸模量和强度,通过统计具有相同破坏模式的积分点数量研究复合材料的渐进损伤过程.结果表明:基于面-内胞模型预测三维四向编织复合材料的纵向拉伸力学性能与试验值吻合良好,损伤分析结果合理地反映了面胞和内胞的渐进损伤过程.

摘要： 本文以Archard磨损方程和疲劳磨损理论为基础,利用磨损系数和疲劳寿命的关系,分析接触面表面微凸体的受力状态,通过损伤力学方法求出微凸体的疲劳破坏寿命,进而得出一种预估该材料的磨损系数的简单方法,并与实验结果对比分析,验证了该方法的正确性.

摘要： 本文以损伤力学理论为基础,建立含缺陷的损伤演化模型,结合有限元方法建立疲劳寿命预估的损伤力学—有限元数值解法.通过建立的模型和数值解法在有限元软件ANSYS平台上计算含初始缺陷件的疲劳裂纹萌生寿命,并最终与试验数据进行对比验证.

摘要： 论文基于损伤力学理论,建立损伤演化模型,分析了缺陷对结构疲劳性能的影响,通过对7075-T7451铝合金进行疲劳试验,拟合出标准件、凹坑件和缺口件的S-N曲线,然后由实验数据得到材料的损伤演化方程参数,利用该参数对缺口件进行疲劳寿命预估.试验数据跟模拟数据误差较小,说明损伤力学方法能够有效的进行有缺陷构件的疲劳寿命预估.

摘要： 本文以损伤力学为理论基础并结合有限元软件ANSYS及二次开发程序对铁轨损伤问题进行分析研究.主要对铁轨温度应力和静力分析,继而对铁轨常见损伤类型的损伤机理和铁轨寿命预估进行研究,对铁轨的保养、合理维修、更换及寿命预估在理论上提供指导.

摘要： 冲击损伤会对材料的疲劳寿命产生影响,主要是由于构件在受到冲击之后,会产生局部塑性变形和残余应力,这种局部的塑性变形和残余应力会加速材料的疲劳破坏.本文基于ANSYS软件的二次开发,以损伤力学原理为理论依据,通过仿真模拟,得到了不同的冲击行为对材料疲劳寿命的影响.

摘要： 混凝土内钢筋锈蚀后,锈蚀产物将填入钢筋周围的混凝土孔隙中.为表征钢筋锈层的积累与锈蚀产物向周围混凝土的孔隙的填充同时进行这一特性,本文分析了锈蚀产物填充区域(corrosion product-filled paste,CP)的厚度与钢筋锈层(corrosion layer,CL)厚度的关系.根据CP-CL关系,结合损伤力学进行分析,提出了考虑锈蚀产物填充的混凝土锈胀开裂模型.

摘要： 本文以损伤力学为理论基础,结合有限元软件ANSYS及相应的二次开发,在静强度及疲劳强度方面,对金属板件应力释放孔的开凿方案进行了分析优化.主要模拟计算了应力释放孔的开孔位置及大小对疲劳寿命的影响,对应力释放孔的开凿方案在理论上提供指导.

摘要： 本文研究了输电塔用Q345钢材在循环荷载作用下弹塑性损伤本构关系.基于弹塑性力学和损伤力学理论,推导了含有初始损伤及其发展演化的钢材弹塑性本构模型.利用有限元程序ANSYS的用户可编程特性编写本文所提模型的材料子程序.进行Q345单角钢试验和有限元模拟分析,将角钢原型构件试验结果和有限元结果进行了对比分析.验证了本文给出的循环荷载作用下弹塑性损伤本构关系的合理性.

摘要： 通过应变控制模式下的四点弯曲疲劳试验方法,研究其疲劳特性以提高钢桥面铺装层的抗疲劳耐久特性.通过不同应变水平下的疲劳试验,分析了沥青混合料劲度模量与改性沥青品质、疲劳性能、滞后角的关系;并根据应力等效假设,以劲度模量作为疲劳损伤参数,将钢桥面铺装材料劲度模量损伤因子增量随加载次数的累积过程分为三个阶段,分析得到了钢桥面铺装材料疲劳破坏时损伤因子与疲劳寿命之间的幂函数关系,建立了考虑不同应变水平的疲劳损伤模型.

摘要： 本文利用ANSYS13.0软件对目标吊车梁的实际受力状态进行模拟并对其进行疲劳计算与损伤统计,研究分析了在役钢吊车梁的真实应力状态及疲劳可靠性,从而可知吊车梁所承受的最大应力幅、疲劳寿命和损伤程度是随着应力位置的不同而变化的,复杂应力下的应力集中是造成其较早出现疲劳裂缝并最终损伤失效的主要原因.

摘要： 本发明涉及一种基于连续损伤力学的微米烧结银芯片粘接层疲劳失效物理模型建模与验证方法，包括步骤一：结合温度载荷分析微米银粘接层受力情况；步骤二：根据几何结构受力分析，假设损伤过程近似剪切力单调加载；步骤三：根据代表体积单元微观缺陷图像，参数化非线性损伤过程的损伤变量；步骤四：基于连续损伤力学，构造损伤演化方程；步骤五：根据剪切强度测试结果确定失效阈值，代入测试组数据确定模型的未知参数；步骤六：结合验证组数据，验证模型预测结果。本发明基于连续损伤力学进行微米烧结银芯片粘接层的几何受力分析，外载荷剖面和初始条件确定，应力应变场模型推导，临界失效阈值确定及寿命预测，属于元器件可靠性评价技术领域。

摘要： 本发明公开了一种基于损伤力学非概率区间分析模型的金属疲劳裂纹全寿命预估方法。该方法首先在损伤力学模型中选择一种损伤演化方程建立结构包含损伤信息的有限元分析列式，查询疲劳试验手册拟合得到损伤演化方程中的参数；然后结合损伤力学有限元法与区间有限元法，将初始损伤度与损伤参数看作区间不确定变量以表征疲劳寿命分散性；进一步建立结构的有限元分析模型，给定初始临界单元损伤度增量，不断迭代增加所有单元的损伤度，通过各个单元损伤度的大小判定单元破坏并重新赋予强度与刚度属性；最后当裂纹扩展达到临界裂纹长度后判定结构破坏，由损伤演化方程变式与区间顶点传播分析方法计算得出疲劳寿命范围。本发明更加精细化的预估了疲劳裂纹寿命。

摘要： 本发明属于土木工程领域，具体地，涉及基于几何损伤力学模型的节理岩体力学特性分析方法。基于几何损伤力学模型的节理岩体力学特性分析方法，步骤如下：(1)、节理岩体代表性单元的几何模型构建；(2)、定义节理岩体代表性单元的损伤张量；(3)、计算单组节理岩体损伤张量；(4)、计算多组节理岩体的损伤张量；(5)、推导节理岩体有效应力公式，建立节理岩体几何损伤本构模型；(6)、节理岩体几何损伤本构模型程序化；(7)、统计工程岩体的节理几何参数，进行工程岩体的损伤特性数值模拟。

摘要： 本发明属于土木工程领域，具体地，涉及类岩石裂隙试样力学特性的几何损伤力学分析方法。类岩石裂隙试样力学特性的几何损伤力学分析方法，步骤如下：(1)、类岩石裂隙试样代表性单元的几何模型构建；(2)、定义类岩石裂隙试样代表性单元的损伤张量；(3)、计算单组类岩石裂隙试样损伤张量；(4)、计算多组类岩石裂隙试样的损伤张量；(5)、推导类岩石裂隙试样有效应力公式，建立类岩石裂隙试样几何损伤本构模型；(6)、类岩石裂隙试样几何损伤本构模型程序化；(7)、统计工程岩体的裂隙几何参数，进行工程岩体的损伤特性数值模拟。

摘要： 本发明提供了一种基于损伤力学的复合材料结构损伤识别方法，包括：建立复合材料结构的有限元模型并修正；获取未损伤的复合材料结构的位移模态，并结合修正后的有限元模型求解未损伤的复合材料结构的单元应变能；获取损伤的复合材料结构的位移模态，并结合修正后的有限元模型求解损伤的复合材料结构的单元应变能；根据未损伤的复合材料结构的单元应变能和损伤的复合材料结构的单元应变能对复合材料结构的损伤位置进行定位识别；利用损伤力学选取复合材料结构的多个损伤参量对复合材料结构的损伤位置的损伤程度进行定量化识别。本发明能够实现对复合材料结构损伤的定位和定量化识别，并能够提高识别的效率，增加对复合材料结构损伤识别的针对性。

摘要： 本发明公开了一种陶瓷基复合材料耦合损伤力学性能的预测方法，针对陶瓷基复合材料多尺度特点及拉、剪耦合受载特征，建立了一套考虑耦合损伤的力学性能预测方法，首先输入复合材料初始细观性能参数，其次建立RVE模型，并通过纤维束损伤仿真及解耦分析，建立均匀化后的纤维束初始损伤和损伤演化模型，在此基础上，通过单轴拉伸试验修正原始细观材料性能参数，最后利用修正后的细观材料性能参数计算材料在复杂载荷下的力学性能。本发明适用于不同预制体、沉积工艺、材料组分的陶瓷基复合材料力学性能计算，提高了复合材料力学性能预测的准确性。

摘要： 本发明公开了一种基于连续损伤力学的共振疲劳加速因子的确定方法，所述确定方法包括以下步骤：步骤S1、根据逆幂率模型构建正弦载荷激励量级与疲劳寿命之间的关系式；步骤S2、建立工程结构的有限元模型，初始化结构的材料参数，并将结构的初始损伤值设置为0，本发明中，基于连续损伤力学对结构的疲劳损伤累积过程进行了模拟，可以实现定量表征损伤量的非线性演化过程，能够更加准确地预测结构的疲劳寿命，与传统的正弦载荷激励的共振状态相比，正弦载荷的激励频率考虑了因损伤的产生而导致结构宏观频率的变化，以使得共振疲劳过程更加符合工程实际。

摘要： 本申请提供了一种基于损伤力学计算致密储层天然裂缝分布的方法，包括：建立关于目标区域的三维地质构造模型，确定物理特征，以及确定天然裂缝分布相关的地质构造变化；建立关于目标区域的损伤力学有限元模型，并根据地质构造变化，确定损伤力学有限元模型的边界位移约束条件和模拟信息；根据物理特征、边界位移约束条件和模拟信息，通过初应变法模拟地质构造变化，确定损伤力学有限元模型的模型参数，并通过有限元数值计算得到关于目标区域的损伤场分布模型；根据目标区域的损伤场分布模型，得到关于目标区域内的破碎带信息。由于本申请可以正演计算天然裂缝分布，不需要断距作为输入数据，因此本申请能识别断距小或者断距不明显的天然裂缝。

摘要： 本发明涉及一种基于连续损伤力学的微米烧结银芯片粘接层疲劳失效物理模型建模与验证方法，包括以下步骤：步骤一：结合外界温度载荷剖面和初始条件，分析微米银粘接层几何结构受力情况；步骤二：结合几何结构的受力分析，假设损伤过程为近似单调加载的剪切力作用；步骤三：结合代表体积单元的微观缺陷检测图像，建立烧结银非线性损伤过程的内参量损伤变量；步骤四：基于连续损伤力学基本理论，构造包含损伤变量的损伤演化方程；步骤五：结合剪切强度测试结果确定失效阈值，代入试验条件和缺陷数据确定模型中未知参数取值；步骤六：结合验证试验组测试数据，验证模型预测结果的合理性。本发明涉及一种微米烧结银芯片粘接层疲劳失效物理模型建模与验证方法，主要基于连续损伤力学理论，进行微米烧结银芯片粘接层的几何尺寸分析，外载荷加载剖面和初始条件确定，应力应变场的模型推导，临界失效阈值确定及最终的可靠性寿命预测，属于元器件可靠性评价技术领域。

摘要： 本实用新型公开了一种水果碰撞及损伤力学行为评估的摆动冲击试验装置，包括外框支架、可移动果实支座、摆锤、摆臂、铰链机构、光电编码器、编码器支架、摆臂定位机构和计算机数据采集系统；可移动果实支座装在外框支架的底杆上；摆锤与摆臂的自由端固定在一起，摆锤上装有力传感器和压力感应胶片，摆臂的固定端与铰链机构的横轴固定在一起，横轴通过轴承座装在外框支架顶部的横梁上，光电编码器通过连轴器与横轴一端连接；摆臂定位机构安装在外框支架顶部的横梁上，并位于摆臂的后方；力传感器和光电编码器分别与计算机数据采集系统连接。本实用新型可以轻易地控制水果被撞的位置与冲击水平，实现低能量冲击，减少果实定部位重复误差。