梁-颗粒模型的改进及其在无序介质破坏全过程模拟中的应用

为了能够更真实地模拟脆性无序介质的损伤破坏全过程,本文对梁－颗粒细观数值模型进行了部分改进,将颗粒单元由圆形改成了Ｖｏｒｏｎｏｉ多边形．算例表明,改进后的梁－颗粒细观数值模型能够更形象地实时给出介质的破坏图象,这对揭示脆性无序介质的损伤破坏机理等具有一定的理论意义．     

单颗粒增强复合材料破裂过程的数值模拟

采用MFPA^2D数值模拟软件,对单颗粒增强增韧脆性基复合材料在单轴拉伸荷载作用下经变形、损伤直至破坏的全过程进行模拟．模拟结果表明脆性基体分别加入复合刚性颗粒和柔性颗粒后具有不同的破坏机制,加入刚性颗粒对材料的强度没有的改善,而加入柔性颗粒后材料的强度虽有所下降,但材料的韧性可以得以显著提高．     

反倾层状岩质边坡变形破坏的颗粒流模拟研究

基于颗粒流程序对反倾层状岩质边坡变形破坏过程进行模拟,并考虑岩体结构面参数(岩层倾角、层厚及层理剪切强度)对其变形破坏机制的影响。数值模拟结果表明:边坡岩层的主要变形破坏方式为弯曲变形、折断破坏,变形首先发生在坡顶,而破坏是从坡脚开始,边坡的变形破坏过程具有明显的悬臂梁特征;岩层倾角对反倾岩质边坡整体性失稳破坏方式有较大影响,随着岩层倾角的增大,边坡后期整体性破坏方式由滑移型逐渐过渡为倾倒型破坏,坡体内部岩体出现变形及破裂损伤的深度也逐渐增加;随着岩层厚度增加,坡脚岩体抗折断能力增强,破坏方式由折断破坏向剪切破坏发展,边坡后期的整体性破坏方式也由滑移型向倾倒型过渡;岩层层面剪切强度是影响边坡变形的重要因素,层面剪切强度越小,边坡发生弯曲变形的程度越大。     

纤维复合材料加固混凝土梁跨中的剥离破坏问题

指出纤维复合材料加固混凝土梁跨中剥离破坏的影响因素和破坏准则,讨论几种计算剥离应力方法的特点,提出更为简单可靠的直接对剥离块体进行有限元分析的新思路,并给出算例.     

界面强度对柔颗粒增强复合材料破裂特性的影响

界面强度对复合材料的破裂特性和破裂机理具有非常重要的影响。研究了不同界面强度的柔颗粒增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能和破坏过程。在细观尺度上考虑了材料介质力学参数的非均匀分布,采用基于细观损伤力学开发的针对材料破坏过程分析的RFPA2D数值模拟程序,对复合材料从裂纹萌生、扩展直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明,当界面结合较强时,复合材料主要发生穿晶破坏,材料韧性较好但强度较差;当界面结合较弱时,复合材料主要产生沿晶破坏,材料韧性较差而强度较好。     

SiC颗粒增强物对铜基复合材料磨损行为转变的影响

采用粉末冶金结合热挤压的工艺制备SiCp/Cu复合材料,研究SiC颗粒增强物对铜基复合材料在不同载荷条件下磨损行为转变的影响规律;并与纯铜进行比较,探讨颗粒增强物对材料磨损行为影响的机理.结果表明,SiC颗粒的加入提高了铜基复合材料的耐磨性,延缓了高载荷条件下严重磨损的发生.在低于临界转变载荷时,复合材料的磨损表面形成硬度很高的机械混合层（MML）,改变了摩擦副的接触形式,对复合材料起到保护作用.高载荷条件下,SiC颗粒增强物可有效减轻亚表层的塑性变形量和粘着磨损程度,提高了材料发生严重磨损的临界转变载荷,有利于材料在高载荷滑动条件下的应用.     

界面性质对颗粒增强复合材料力学性能和破裂过程的影响

界面的力学性质对复合材料的力学特性和破裂机理具有非常重要的影响。研究了具有不同强度界面的颗粒增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能及其破坏过程。从细观尺度考虑了各相材料力学参数的非均匀分布,采用基于细观损伤力学开发的针对材料破坏过程分析的MFPA2D数值模拟程序,对复合材料从裂纹萌生、扩展直至失稳破坏的全过程进行数值模拟。结果表明,当界面结合较强时,复合材料的强度较高但韧性较差;当界面结合较弱时,复合材料的强度较弱而韧性较强,说明较强的界面可有效传递荷载,而较弱界面可增加复合材料的韧性。     

纤维复合材料加固混凝土梁的数值模拟研究

使用纤维复合材料(FRP)加固混凝土结构已成为土木工程中复合材料的主要应用形式.采用串行/平行混合理论分析复合材料,从复合材料的本构方程来推断其特性.基于有限元法建立纤维复合材料加固混凝土梁的数值模拟公式,提出FRP加固混凝土梁的数值分析方法.进行数值模拟,计算结果表明,数值结果与试验结果吻合良好,验证本文数值方法的有效性.     

双颗粒几何分布对脆性基复合材料力学性能的影响

在材料细观非均匀性的基础上研究了不同几何分布的双颗粒脆性基复合材料的宏观力学性能以及对复合材料破坏机理的影响.结果表明当保持间距不变,双颗粒分布方向垂直于加载方向时,复合材料的韧性最好、峰值强度最低;而与加载方向一致时,复合材料的韧性最差、峰值强度却最大.当颗粒沿着垂直于加载方向排列时,随着颗粒间距减小,复合材料的峰值强度也减小,这主要是颗粒之间的耦合效应造成的;而当颗粒沿着加载方向分布时,颗粒间距的变化对复合材料的峰值强度没有显著影响.颗粒的不同几何分布对材料的弹性模量影响甚微.     

增强体颗粒尺寸对SiCp/2124Al复合材料变形行为的影响

利用常规静态单向拉伸技术,研究了ＳｉＣ颗粒尺寸对用粉末冶金工艺制得的ＳｉＣ颗粒增强２１２４Ａｌ合金（ＳｉＣｐ／２１２４Ａｌ）变形行为和力学性能的影响。在体积比为２０％的条件下,ＳｉＣ颗粒尺寸在０．２～４８μｍ的范围内变化,无论室温还是３００℃,材料的变形行为和拉伸力学性能明显取决于ＳｉＣ颗粒尺寸。研究表明,材料中的空隙密度、ＳｉＣ颗粒的间距、分布状态以及ＳｉＣ颗粒的断裂、ＳｉＣ颗粒／Ａｌ界面的脱粘     

降雨仿真中粒子分布区域模型的优化

粒子系统是实现大规模场景降雨仿真的一种有效方法;但实现过程中,无限制的扩大雨粒子区域势必导致内存消耗过大。为了有效控制粒子分布区域,引入景深的概念,约束粒子分布区域无限制的扩大;并根据环境亮度的变化调整粒子分布区域深度;再在基础的粒子分布区域模型上,提出三种改进的模型。通过试验模拟和分析对比,得到最优的模型。实验结果表明,改进后的最优模型,在保证雨效的同时有效缩减了冗余粒子分布区域,从而减少了雨粒子数量,实现了帧频的提高及降雨场景真实感的提升。     

高速冲击载荷下SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料断裂行为研究

利用自制高速冲击加载试验装置(应变率ε104s-1)研究SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料的室温断裂行为.利用配有能谱(EDX)的扫描电子显微镜(SEM)对冲击前后的SiC骨架/Zr基非晶合金复合材料作微观形貌分析,对比研究了其高速冲击载荷下(ε104s-1)与ε为102～103 s-1时断裂行为的差异.结果表明:高速冲击载荷下,三维连通网状SiC骨架/Zr基非晶复合材料中非晶相典型断口形貌为类蜂窝状花样,伴有微孔洞和微裂纹产生,各种花样尺寸均比ε为102～103 s-1时小,白亮边低矮,断口形貌随非晶相尺寸变化发生改变,SiC相以解理断裂为主,部分区域出现SiC碎化.     

考虑钢框架节点局部断裂的滞回模型

在杆端多弹簧弹塑性模型中引入了断裂机制 ,采用根据J积分撕裂模量法建立的判别裂纹失稳的失效评定图设定模型参数 .通过和有关试验结果的比较 ,验证了建立的模型及算法可以充分反映局部断裂后节点滞回性能的主要特点 .根据若干算例结果 ,归纳出适用于整体结构分析的考虑节点局部断裂的非线性弹簧模型     

基于XFEM的PBX炸药巴西实验断裂行为研究

为研究巴西实验测量PBX炸药间接拉伸力学行为中加载方式的影响,采用扩展有限元方法对标准巴西实验、圆弧巴西实验和橡胶垫巴西实验中PBX炸药的裂纹起裂、扩展和断裂行为进行了数值模拟,计算得到了位移和应力分布,分析了不同加载形式对圆盘试样的力学响应及变形破坏的影响.结果表明,计算得到的破坏过程,位移分布和应力分布与实验值及理论值相吻合,圆弧和橡胶垫巴西实验均可起到减小加载部位接触应力的作用,有助于防止次裂纹的产生,橡胶垫巴西实验最适合PBX炸药间接拉伸强度的测量.      

材料损伤断裂的分形模型

研究了脆性断裂的物理过程，指出断裂裂纹具有类似逾渗现象的分维特征。在对比 分析几种关于材料损伤断裂的分形模型后，提出了关于韧脆性断裂的统一的分形模型。     

岩质颗粒破碎数值模拟研究进展

天然岩质颗粒材料在较大外力作用下,会发生颗粒破碎现象,从而影响到材料的强度、变形、渗透等性能,关系到工程的安全。限于试验条件、颗粒尺寸和形状等因素的制约,数值模拟成为研究颗粒破碎问题越来越重要的一种方法。通过回顾国内外的研究成果,总结了两类重要的数值模拟方法:连续介质力学数值模拟方法和离散元数值模拟方法。通过归纳每种数值模拟方法,重点分析了两种模拟颗粒破碎过程的离散元数值模拟方法:碎片替换模型和凝聚颗粒模型,通过整理两种模型的研究内容及特点,讨论了现有方法存在的优势及局限性,并提出了基于离散元方法研究颗粒破碎问题可能性方向。     

基于DEM的两层结构夹层玻璃冲击破坏特性研究

使用自主开发的三维离散元方法(DEM)仿真分析软件,研究了普通夹层玻璃和两层结构夹层玻璃的冲击破坏特性.假定基本等厚的普通夹层玻璃板和两层结构夹层玻璃板均被四周固定,一高速刚性冲击子撞击普通夹层玻璃任一侧的中心和两层结构夹层玻璃两侧的中心.利用三维DEM分别对以上三种情况的冲击破坏过程进行数值模拟,获取各种情况下的冲击子最大冲击力和贯穿能.研究结果表明:作为汽车前挡玻璃,两层结构夹层玻璃比普通夹层玻璃具有更好的安全性.     

Study on Behavior Model in Open Architecture CNC System

Since a CNC controller has different real-time require-ments in difference levels,proper methods for dynamicmodeling must be employed when a CNC controller isdesigned.Based on behavior model in this paper,a newdynamic modeling method is given and used to analyzethe life cycle of application objects and their interactionsin an open architecture CNC controller modeling.Be-sides,the paper develop a solution how to realize recon-figurable structures in CNC systems and seamless con-nection between fuuction modules and system.     

颗粒形状对铝基复合材料力学行为影响的模拟

采用有限元分析的方法,用平面应变和轴对称两种单胞模型,分析了形状不同的SiC增强颗粒对经T6处理的铝基复合材料力学行为的影响.两种单胞模型的模拟结果均显示,对于颗粒是多边形状的铝基复合材料,随着颗粒边数的逐渐增大,颗粒的平均受力逐渐减小,复合材料的屈服强度也逐渐降低.平面应变单胞模型模拟的结果显示,三角形颗粒对于提高复合材料的屈服强度贡献最大;而用轴对称单胞模型模拟时,矩形颗粒对提高材料的屈服强度贡献最大.     

基于压缩粒子群的弹性系数-投入产出物流需求预测模型

面向物流需求的预测问题,提出了一种基于压缩粒子群理论的弹性系数一投入产出物流需求预测模型．首先,引入弹性系数一投入产出模型,构建国民经济发展对物流需求的驱动模型;然后,基于压缩粒子群理论对物流需求的弹性系数进行优化预测,最终得到对未来物流需求的优化预测;最后通过应用算例验证了该模型的正确性和可靠性．