垂直于双材料非完美界面的裂纹断裂分析

当垂直裂纹到达两种材料界面时,其进一步的扩展受多种因素影响。采用线性弹簧模型模拟两种材料间的非完美界面,用能量释放率作为描述裂纹扩展的参量,结合有限元方法与虚拟裂纹闭合技术（VCCT）,提出了一种垂直于双材料非完美界面裂纹扩展能量释放率的计算方法;研究分析了能量释放率的影响因素。结果表明,界面参数对能量释放率有较大影响,尤其是沿裂纹法线方向的界面参数对能量释放率影响更大,存在上、下临界的界面参数,当界面参数大于上临界值或小于下临界值时,能量释放率达到极值,基本不受界面参数的影响;当裂纹在较软材料内时,能量释放率随着裂纹逐渐靠近界面而减小,反之,能量释放率增大;能量释放率随材料二弹性模量的增大而减小,随外载荷及裂纹长度的增大而增大,且外载荷及裂纹长度越大,能量释放率的增幅越大。     

三维能量释放率虚拟裂纹扩展算法及工程应用

构造了三维条件下虚拟裂纹扩展（ＶＣＥ）算法公式及计算程序。结合ＡＤＩＮＡ非线性有限元程序，对压力容器带轴向、环向裂纹及带接管压力容器相贯区有贯穿裂纹时的能量释放率（Ｇ）进行了计算分析，结果表明，对于压力容器结构，ＶＣＥ算法是一种有效、精确的计算断裂参量Ｇ的方法，为应用弹塑性断裂理论评定复杂压力容器结构的安全可靠性奠定基础。     

双材料界面裂纹的能量释放率分析

利用J积分得到了一般条件下双材料界面裂纹的能量释放率(SERR),并按照裂纹尖端法向应力为0和Ⅰ和Ⅱ型耦合量JⅠ,Ⅱ为0的条件得到了应变能量释放率的Ⅰ型和Ⅱ型分量.其应变能量释放率分解的结果表明,轴力和弯矩都会产生Ⅰ型和Ⅱ型应变能量释放率分量.     

复合材料圆板Ⅳ型界面裂纹扩展应力位移场

对Ⅲ型界面中心裂纹的均匀各向同性脆性复合材料薄圆板裂纹扩展进行了研究.通过建立数学模型和基本方程,找出了边界条件,并用分离变量法进行求解,得到了裂纹尖端附近应力场和位移场的解析解.采用所建立的模型,针对实际可能出现的裂纹扩展问题进行了讨论.     

基于XFEM的垂直于双材料界面的裂纹扩展问题

 基于扩展有限元法,提出了双材料界面上垂向裂纹应力强度因子的计算方案。导出由6 项组成的新型裂纹尖端位移增强函数,基于裂尖应力场和位移场的解析解,建立路径无关J_kε积分与应力强度因子K_ⅠK_Ⅱ的关系式,利用扩展有限元法计算J_kε积分,通过上述关系式求得应力强度因子,用最大周向应力准则确定裂纹扩展角θ_p。数值计算表明,J_kε积分与XFEM 结合可有效解决垂直于双材料界面的裂纹扩展问题;当裂纹由弹模较小材料朝着弹模较大材料扩展时,裂纹扩展角θ_p较小,而由弹模较大材料朝着弹模较小材料扩展时,θ_p较大;4 点弯曲试验结果表明,裂纹扩展角θ_p与界面两侧材料的泊松比比值v₁/v₂无关,而与弹性模量比值的对数lg（E₁/E₂）成指数关系。     

基于虚拟裂纹闭合法计算裂纹扩展的能量释放率

研究利用虚拟裂纹闭合法(VCCT)和通用有限元程序计算裂纹扩展能量释放率(G).利用开发的接口单元,将VCCT集成于有限元软件中.基于这一原理,通过ABAQUS用户单元子程序UEL编写9,16,20节点接口单元,将VCCT法集成于8节点和20节点6面体网格中,直接通过有限元计算输出能量释放率,无需进行复杂的后处理.最后,通过2个算例对该接口单元进行了验证.结果表明,利用所编写的界面单元能够得到准确的计算结果,同时提高了计算效率.     

双金属脆性材料圆板界面反剪裂纹扩展研究

对双金属脆性材料复合网板界面反剪裂纹扩展进行研究.通过建立数学模型和基本方程,利用边界条件及连续性条件,采用Laplace域内变换方法,得到裂纹尖端应力位移场解析解和动态应力强度因子,并进行了讨论.     

含预制分层的帽型加筋单元在四点弯曲载荷下的损伤扩展

复合材料加筋结构在制造过程中往往会存在初始分层损伤从而降低了结构的承载能力。利用ABAQUS分析平台建立含预制分层的帽型加筋结构有限元模型,选用虚拟裂纹闭合技术中的B-K分层扩展判据模拟含预制分层的帽型加筋结构在四点弯载荷作用下结构裂纹的起始和扩展情况,对比试验发现结果拟合良好。详细分析分层的位置,形状以及面积对加筋板损伤起始的影响,比较各型能量释放率对裂纹扩展影响。结果表明：预制分层位于界面中部时结构的承载能力最大;分层面积增大时结构的承载能力整体呈下降趋势,分层面积在一定范围变化时对结构的承载能力影响不大,但当分层面积大于一定值时,结构的承载能力急剧下降;剪切应变能释放率对裂纹扩展的贡献比较大。     

三维介质中复合型裂纹扩展的断裂准则

断裂准则是评定含裂纹构件或结构的工作状态是否安全的基准和依据。本文从三维介质中复合型裂纹问题的分析入手,考虑裂纹尖端小范围屈服区对裂纹扩展的影响,提出了描述三维介质中任意形状裂纹扩展规律的F₀准则和E₀准则。这两个准则均与现有的实验资料吻合得很好,而且还有一个较为突出的特点,即能反映Ⅰ—Ⅱ—Ⅲ型复合裂纹和Ⅱ—Ⅲ型复合型裂纹中KⅢ对裂纹开裂角的贡献。这一特点是S准则^[1]、MG准则^[9]、C判据^[10]和W判据^[11]等一些断裂准则不具有的。     

考虑垂向摩阻的裂缝拟三维延伸模型

裂缝拟三维延伸模型具有极快的收敛速度、令人满意的计算精度和较强的适应性,但该类模型中没有考虑垂向摩阻,计算得到的裂缝高度偏大,不能模拟存在缝高失控的裂缝三维延伸过程。推导存在垂向摩阻的裂缝宽度解析表达式,考察裂缝张开位移判据的精度,认为对于常规水力裂缝没有必要进行小范围屈服修正。在此基础上,考虑双线性流动模式和压裂液的初滤失,建立改进的裂缝拟三维延伸模型。实例模拟分析表明:改进模型精度更高;当隔层应力差较大时,下缝高的延伸极其缓慢,有利于底水油藏压裂;当隔层应力差极小时,裂缝高度与长度近似相等,但由于重力差作用,上、下缝高仍有明显差异。     

公路环境仿真系统中三维地面模型简化

随着“虚拟现实”技术的进一步发展 ,它在公路管理中将会有较好的应用前景。但由于其需要依赖较为复杂的数字地面模型的支持 ,这必将制约其更为广泛的应用 ,基于这一情况 ,对公路环境仿真系统中三维地面模型的 DTMs模型及 TIN模型的简化技术作了一定的讨论 ,并提出了一些具体的、实用的算法。     

基于ABAQUS平台的机电虚拟裂纹闭合法

为提高求解含裂纹压电体的能量释放率的计算效率和精度以及减少程序编写与调试的工作量,针对四节点平面压电单元提出了机电虚拟裂纹闭合法计算公式.基于通用商业有限元软件ABAQUS,开发了哑节点断裂压电单元,编写用户自定义子程序UEL,该单元可独立求解总能量释放率分量,对不同材料和裂纹长度的含裂纹压电体的能量释放率分量进行了求解,与理论解作了对比,讨论了不同形式网格对求解精度的影响.数值算例结果表明,哑节点断裂压电单元具有精度高、简单方便和对网格尺寸不敏感等优点.     

基于X3D的三维虚拟城市的研究与实现

近年来传统方式建立的网站已经不能满足用户的需要,基于互联网的三维虚拟场景的应用不断涌现。本文基于最新的第二代网络立体设计语言X3D,结合Web3D开发工具及强大的建模工具3dsmax,设计了一套完善的开发三维虚拟城市网站的解决方案,应用该方案能够快速制作出产品级的三维网站。     

基于Unity3D平台的三维可视化校园系统开发研究

虚拟现实技术和三维建模技术是虚拟校园建设的主要技术. 以内蒙古师范大学赛罕校区为研究区域,利用GIS、遥感、三维建模技术、图像处理等技术进行了三维建模,全面、详细、生动地描绘出了校园的三维场景. 结果表明,Unity3D平台开发出的系统具备较好的开发接口,体现较强的直观性和跨平台性等特点,为用户提供了优越的体验和视觉效果.     

基于参数曲线及其所围面积的三维树木建模

采用Bezier参数曲线作为求取三维树木建模参数的基本输入,引入参数曲线所围面积的显式代数表达,将曲线所围面积作为权重因子,调整植物体上各功能器官的空间分布,实现给定参量约束下的疏密分布的图形化控制.在实现方面,将曲线的数值计算与交互式编辑相分离,分别以动态库和COM控件方式实现,增强了建模系统的可扩展性.实验结果表明...     

用像面全息散斑干涉法测裂纹尖端三维位移场

提出了显微像面全息和散斑干涉分离术测试三维位移的新方法,并应用该技术对裂纹尖端附近的位移及应变场进行了测试和计算。此外,还提出了一种再现像面全息的简单而有效的方法。     

实体建模误差对齿轮动力学仿真的影响研究

文章在Pro/E环境下建立了单级齿轮传动系统的实体模型,研究了软件的精度对实体建模精度的影响,并把模型导人虚拟样机软件ADAMS,建立单击齿轮传动系统的虚拟样机,然后研究实体模型精度对齿轮传动系统动力特性的影响.结果表明实体建模误差对齿轮动力学仿真产生了一定的影响,为利用虚拟样机进行齿轮系统动力学的精确仿真提供了依据.