块体金属玻璃基复合材料在拉伸荷载下的剪切带演化模拟

利用随机吸附算法构建了块体金属玻璃基复合材料的三维多颗粒单胞模型;借助自由体积本构模型,可以较好地描述块体金属玻璃变形中剪切带的萌生与扩展;引入周期性边界条件,保证了单胞模型应力及位移的连续性同时避免过度约束;在商业软件ABAQUS中对块体金属玻璃基复合材料在单轴拉伸载荷下的变形行为进行了有限元模拟,与实验结果进行对比验证了本文所采用的有限元模型的准确性,同时分析了材料变形过程中其内部剪切带的萌生及扩展演化规律。通过改变单胞模型中颗粒的体积分数、颗粒大小以及颗粒强度构建了不同微结构特征的块体金属玻璃基复合材料的细观模型,从而模拟研究了复合材料的细观结构对其拉伸载荷下剪切带的演化及变形行为的影响。     

基于推覆分析的柱尺寸对隔震框架结构抗震性能影响

现有隔震结构的研究主要集中于隔震支座,较少考虑上部结构力学特性对整个隔震建筑抗震性能的影响。本文设计了符合规范要求的隔震RC框架结构并依次增大柱尺寸,研究柱尺寸对隔震结构抗震性能的影响。本文利用SAP2000对四个隔震模型分别使用倒三角加载模式和均匀分布加载模式进行Pushover分析,并使用能力谱法评估隔震结构抗震性能。研究结果表明在相同的顶点位移时,隔震结构承受的剪力更小,因而抗震性能比普通结构更优越;通过分析隔震结构塑性铰开展及层间位移变化情况,增大柱尺寸使隔震结构破坏减轻,改善了隔震结构尤其是结构首层的抗震性能;随着柱尺寸越来越大,层间位移减小幅度递减,即抗震性能改善效果减弱。因此,柱尺寸600mm基础上增加10%的方案对隔震结构抗震性能提升最为明显。     

金属玻璃基复合材料率敏感性变形行为的数值模拟

基于已有的块体金属玻璃基复合材料(BMGCs)在室温准静态不同应变速率加载下的实验研究,拟运用有限元软件ABAQUS对BMGCs的率敏感性变形行为进行数值模拟研究,并将模拟结果与实验结果进行对比,验证有限元模型的合理性。金属玻璃基体和增韧相的本构模型分别采用自由体积模型和各向同性双线性Cowper-Symonds模型。将自由体积模型编写成用户材料子程序(UMAT),在有限元计算过程中调用该子程序来描述金属玻璃基体的变形行为,并利用von-Mises等效剪切塑性应变表征剪切带的萌生和扩展。然后分别假定增韧相表现率效应和不表现率效应,在这两种情形下进一步讨论不同应变率加载时复合材料中等效塑性应变的分布以及剪切带的萌生和演化规律,探讨BMGCs的率敏感性变形行为以及失效机理。结果表明:(1) BMGCs的率敏感性由基体和增韧相的率敏感性共同决定;(2)不管增韧相是否表现率效应,当应变速率越大时,BMGCs基体内剪切带扩展得越快,复合材料越容易发生破坏;(3)相比于增韧相不表现率效应,当增韧相表现率效应时复合材料的宏观塑性变形能力得到提升。