考虑剪切非线性的复合材料渐进损伤模型

针对具有明显剪切非线性的复合材料,提出了一种考虑剪切非线性影响、能够分析和预测复合材料层合板极限承载能力的损伤模型.采用Ramberg-Osgood方程描述层合板剪切非线性的应力与应变本构关系,基于连续介质损伤理论建立了分析复合材料结构渐进损伤的三维有限元模型,采用已有的应变描述的三维Hashin失效准则和Ye-分层失效准则预测其损伤起始,引入损伤状态变量来分析层合板的损伤扩展,通过UMAT子程序实现了损伤模型的模拟,并运用黏性正则化方法确保计算收敛.同时,将模型运用于AS4/PEEK复合材料开孔层合板渐进损伤实验的模拟分析.结果表明,模拟计算结果与实验结果较吻合,对比已有模型的预测结果,所提出的方法具有更高的准确性.     

考虑混合强化和弹塑性损伤的有限元模型

为了在进行结构非线性分析时考虑低碳钢在外部荷载的作用下发生的塑性变形,同时由于 材料内部缺陷的扩展而导致的材料物理力学性质的经,将损伤本构关系引入了有限元方程,基于弹塑性各向同性损伤的假定,对损伤有效力的表达式进行了推演变换,在更新的Ｌａｇｒａｎｇｅ格式的虚功方程的基础上,推导出了考虑材料损伤和混合强化本构模型的非线性有限元基本方程,并给出了求解的方法和具体步骤,所得结论适用于分析结构的低周疲劳。     

钢纤维增强SCLC单轴受压本构关系研究

基于复合材料力学性能的复合定律，将钢纤维增强SCLC的本构模型定义为基准SCLC的应力-应变关系与钢纤维增强效应的加权，建立了一种以应变和钢纤维掺量为自变量的钢纤维增强SCLC本构方程，其中SCLC应力-应变关系曲线上升段和下降段分别采用Weibull分布模型和有理分式拟合试验结果得出，以钢纤维增强系数考虑钢纤维的增强效应.利用有限元软件ABAQUS模拟钢纤维增强SCLC棱柱体单轴受压试验，采用上述本构方程，计算钢纤维增强SCLC损伤模型的损伤因子，分析对比得出有限元模拟结果与试验结果吻合，说明上述本构方程可以较好地描述钢纤维增强SCLC应力-应变关系，为钢纤维增强SCLC结构非线性分析提供理论依据.     

损伤对钢筋混凝土板非线性静动力响应的影响

基于不可逆热力学原理,导出了一般各向异性弹脆性材料的损伤本构关系及损伤演化方程,根据Von Karman板理论,建立了双参数弹性地基上钢筋混凝土板的非线性动力控制方程．应用有限差分法和Newrnavk-β法将未知函数离散,然后对方程进行迭代求解．计算结果显示,损伤对结构的非线性静、动力响应有很大的影响。     

多孔介质的细观损伤本构模型

对于多孔介质损伤本构关系进行深入的研究 .介绍了多孔介质损伤本构关系与细观结构连接的原则和方法 ,提出了一个多孔介质非线性弹性损伤本构模型 .其次 ,在 Gurson理论已有工作的基础上 ,推出了一个规则多孔介质基体服从Drucker- Prager屈服准则的近似屈服面方程 ,进而得到了相关联的弹塑本构模型 .最后 ,以裂纹密度为细观损伤变量 ,修正裂纹密度细观损伤对屈服面中偏平面上 J2 的影响 ,推出了地基土弹塑性细观损伤本构模型 .图 1,参 1     

非线性材料本构模型结构和参数的耦合进化识别

在引入进化思想的基础上,利用进化算法全局最优搜索特点,结合非线性力学分析方法,提出了材料非线性本构模型结构和参数的耦合进化识别算法,对复杂的非线性材料本构模型进行全局识别·复合材料非线性本构模型的识别结果表明了该方法的科学性,为非线性材料的研究提供了一条新途径     

考虑结构面损伤的岩石本构模型与工程应用

含结构面的岩体在应力加载-卸载作用下破坏机理非常复杂,建立含结构面岩体的损伤本构模型是研究的难点。通过对含结构面的岩体建立三维数值模型,研究分析岩体在三轴压缩下的破坏特征,发现含结构面岩体的峰值随着围岩的增加而升高,在单轴压缩下,岩体的峰后强度几乎为零;且含结构的面岩体存在损伤阀值点,得出了岩体损伤劣化行为发生的原因。根据微元统计理论建立了损伤变量与岩体劣化破坏之间的概率密度关系,通过引入修正系数调整了岩体因含有结构面的初始损伤,并拟合出围压与峰前弹性模量的非线性关系,推导出含结构面岩体的损伤本构方程。与已有损伤本构方程进行数据对比,发现本方程可更加准确描述结构面的损伤演化特征,通过FISH语言实现对FLAC3D的二次开发,将本构方程程序化,并以此研究分析了青岛某交叉隧道施工中的沉降问题,发现采用损伤本构模型计算结果与现场实测数据吻合程度较高,反映出损伤本构模型能较好的描述风化花岗岩的损伤劣化效应。建立的含结构面岩体的损伤本构方程对实际施工及理论研究具有重要的参考价值。     

考虑初始弹模变化的混凝土动力损伤本构模型

混凝土的动力本构模型是混凝土结构动力分析的基础,混凝土的初始弹模变化对其动力本构有显著的影响。该文研究考虑初始弹模变化的混凝土动力损伤本构模型的建立方法。首先根据损伤理论建立了混凝土动力损伤与静力损伤之间的关系,并且考虑了动力损伤与静力损伤之间初始弹性模量的差异,进而建立了基于静力损伤本构理论的混凝土动力损伤本构方程。该方程可以考虑弹模变化和加载速率的变化对本构方程的影响。文中还利用现有实验结果进行了验证,表明该文建立的模型可以较好地反映混凝土的动力损伤特性。     

三维多相头部脑组织形变特性仿真

基于头部脑组织多相结构解剖图,建立多相非线性脑组织形变仿真计算模型,包括大脑、小脑、脑干、胼胝体以及脑脊液等材料属性各异的6个组成部分.小脑组织本构方程为非线性,其它各个相组织的本构方程均为线性.计算了转动惯性载荷下多相非线性脑组织的变形状况.计算结果表明,脑组织各相交界处应变较大,最大剪应力出现在大脑额叶侧,为257 Pa,脑组织各部分变形差别显著,这会导致脑组织的撕裂和弥漫性轴索损伤(DAI).     

正交曲面坐标系中非线性热本构方程

从各向同性材料的非线性热本构方程出发,研究了将张量形式的非线性热应力本构方程转换到正交曲线坐标系下的非线性热应力本构方程,分别推导出曲线坐标系下的非线性本构方程和非线性热本构方程。由此可以进一步得到球壳、圆柱壳等形状的非线性热应力应变关系,并推导出正交曲线坐标系下非线性内力和非线性内力矩。张量函数在任意坐标系下都成立,具有普适性,但是在实际应用中需要转换到特定的坐标系下进行分析,所以推导出正交曲线坐标系中非线性热应力本构方程具有重要的意义。     

损伤粘弹性厚板的基本动力学方程

该文从粘弹性损伤的基本方程出发，采用带损伤的粘弹性积分型本构关系，利用推导弹性厚板方程相类似的方法，推导了带损伤粘弹性厚板含剪切、挤压及转动惯性效应的动力学方程．它是损伤弹性薄板动力学方程的推广．因此，当不考虑剪切、挤压和转动惯性效应时，此方程还可退化得到粘弹性损伤薄板的动力学方程．     

具损伤正交各向异性板的后屈曲分析

基于代数不变量理论,推导了具各向异性损伤的正交各向异性材料的Helmholtz自由能的表达式,同时应用不可逆热力学理论,建立了其损伤本构关系及损伤演化方程.根据Von Karman板理论,建立了具损伤正交各向异性板的非线性压曲方程.数值计算结果表明:由于损伤和损伤演化,板在恒载下的挠度不再保持恒定不变,而是随着时间的增加而不断增大;随着外载荷的增大、初始挠度的增大或者长宽比的减小,损伤对板的挠度的影响越来越明显.     

波纹纤维混凝土的动力耗散研究

根据曲线纤维的几何特点和受力性能 ,推导了波纹纤维混凝土的本构关系 ,在本构理论的基础上进行动力耗散研究     

基于Weibull分布的岩石损伤本构模型研究

利用连续损伤理论和统计强度理论,提出了模拟岩石破裂全过程的损伤本构关系,并在此基础上建立了完整的损伤统计本构模型,且在所建立的损伤统计本构模型的四个基本方程中,引入岩石应力应变全过程曲线特征参量,并考虑岩石应力应变全过程曲线的几何条件,解决了传统方法求解本构方程中参数的难点,同时提高了精度.通过与砂岩试件三轴压缩试验实测结果对比,证明模型可以很好地反映岩石的应力-应变关系.图2,参7.     

强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学特性及本构模型

研究氧化铝陶瓷在强冲击加载下的力学响应和动态本构模型. 利用一级轻气炮对陶瓷靶板进行冲击加载,测量得到靶板内的应力-时间曲线,并分析得到氧化铝陶瓷的动力学特性. 结合陶瓷材料破坏特性分析,从脆性材料内翼型裂纹的产生和扩展机理出发,建立了微裂纹损伤本构模型,其中损伤参数通过微裂纹尺寸和微裂纹数2个变量进行描述. 实验与计算结果表明,该模型较好地描述了强冲击载荷下氧化铝陶瓷的力学行为.     

弹塑性损伤本构方程及计算

本文根据名义应力与有效应力之间的关系,导出了屈服函数在损伤情况下的表现形式。用加、卸载弹性参数的变化规律确定损伤变量的演化方程;用三次B样条函数对应力—应变全过程曲线进行分段拟合。最后,由文[12]中本构方程的一般关系式导出了各向同性弹塑性损伤材料本构方程的具体形式,并由所编有限元程序对文[1]中的实验结果进行了计算分析。     

Dynamic constitutive equation of GFRP obtained by Lagrange experiment

The note presents a method of constructing dynamic constitutive equations of material by means of Lagrange experiment and analysis. Tests were carried out by a light gas gun and the stress history profiles were recorded on multiple Lagrange positions. The dynamic constitutive equations were deduced from the regression of a series of data which was obtained by Lagrange analysis based upon recorded multiple stress histories. Here constitutive equations of glass fibre reinforced phenolic resin composite(GFRP) in uniaxil strain state under dynamic loading are given. The proposed equations of the material agree well with experimental results.     

平板弯曲自由振动的精确化动力学方程及其分析

该文基于弹性动力学理论,利用Boussinesq-Galerkin的弹性力学通解形式和偏微分方程的算子理论,采用了3个规范条件,建立了平板弯曲的精确化动力学方程.通过与基于三维弹性动力学和Mindlin板理论得到的频散曲线做对比,评价和考量了本文提出的平板弯曲精确化动力学方程.由于推导时没有采用任何工程假设,因此提出的平板动力学方程是较精确的,可用于分析较高频率下平板结构的振动和评价目前板弯曲振动理论的适用条件.     

模拟材料损伤的移动元胞自动机法

根据非均匀材料的细观特征,从质点运动学出发,建立了描述细观非均匀材料破坏的移动元胞自动机(Movable Cellular Automata)法的动力学动基本模型,根据弹塑性小变形理论对元胞对的运动和受力进行分析,建立移动元胞自动机法的本构模型。利用此模型计算了非均匀ZrO2陶瓷材料在冲击载荷下的破坏和断裂过程,得出模拟试样的应力应变曲线。     

含表面贯通裂纹粘弹性板的线性自由振动

基于各向同性线性粘弹性本构关系和板的几何线性理论,建立了含表面贯通裂纹粘弹性板的线性动力方程.根据相应的边界条件和裂纹处的位移与力的连续性条件,提出了一组满足所列边界条件和裂纹连续性条件的挠度形函数.在材料为标准线性固体的情况下,采用Galerk in法,对含裂纹四边简支矩形板问题进行了求解.在数值计算中,主要讨论了裂纹参数和材料粘弹性参数对板的固有频率的影响,并对有关的其它参数也进行了讨论.