检索结果-内蒙古大学图书馆

第十届南方计算力学学术会议

作者：闫亚宾王晓媛中国工程物理研究院总体工程研究所四川省绵阳市 621900

本文采用纳米尺度的悬臂梁实验和毫米尺度的四点弯曲实验分别研究了包含20nm 和200 nm 厚铜薄膜的多层薄膜材料(Si/Cu/SiN)中沿Cu/Si 界面的裂纹启裂和扩展行为。为了研究内聚力准则对由纳米尺度应力集中导致的界面分层破坏问题的适用... 详细信息

本文采用纳米尺度的悬臂梁实验和毫米尺度的四点弯曲实验分别研究了包含20nm 和200 nm 厚铜薄膜的多层薄膜材料(Si/Cu/SiN)中沿Cu/Si 界面的裂纹启裂和扩展行为。为了研究内聚力准则对由纳米尺度应力集中导致的界面分层破坏问题的适用性，我们采用指数形式的内聚力模型对实验观测的界面分层破坏过程进行了有限元模拟。在通过与某一组实验结果进行对比确定Cu/Si 界面的内聚力参数之后，我们利用获得的内聚力参数成功预测了其他实验中的界面裂纹启裂和扩展的行为。这表明内聚力准则能够独立于试样尺寸、薄膜厚度及由其控制的塑性性质和残余应力等因素的影响准确预测不同实验中的界面分层破坏行为。另外，本研究也证明了内聚力准则对具有不同应力奇异性界面的分层行为的适用性。

关键词：纳米尺度界面分层破坏内聚力模型

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动脉夹层破坏的力学机制

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医用生物力学 2021年第S1期36卷 50-50页

作者：徐旻安兵兵张东升上海大学力学与工程科学学院上海200444

目的探索动脉大变形引起的裂纹尖端钝化和材料非线性特征对动脉夹层破坏的影响,揭示控制动脉夹层破坏的关键力学机制。方法通过引入双向的内聚力模型来模拟裂纹的前向扩展和偏斜,采用超弹性本构模型来表征这类生物材料的大变形行为。计... 详细信息

目的探索动脉大变形引起的裂纹尖端钝化和材料非线性特征对动脉夹层破坏的影响,揭示控制动脉夹层破坏的关键力学机制。方法通过引入双向的内聚力模型来模拟裂纹的前向扩展和偏斜,采用超弹性本构模型来表征这类生物材料的大变形行为。计算了裂纹端部场和裂纹的初始扩展方向,揭示了内聚区的控制参数及材料表征参数对软材料的裂纹初始扩展方向的力学机制。结果在不同方向的裂纹扩展之前,损伤演化过程有明显区别:裂纹前向扩展时损伤在端部积累。

关键词：动脉夹层扩展方向内聚力模型力学机制表征参数裂纹初始超弹性本构模型非线性特征

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Failure and Damage Analysis of Carbon Fiber Reinforced Composites Using Extended Finite Element Method(XFEM)

Failure and Damage Analysis of Carbon Fiber Reinforced Compo...

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作者： Raees Fida Swati 西北工业大学

学位级别：博士

纤维增强复合材料需要通过系统的研究来准确掌握它们的力学行为,从而提高复合材料结构使用的可靠性。本文主要的工作是基于ABAQUS商用软件平台,将扩展有限元法(XFEM)应用于纤维增强复合材料的裂纹损伤分析与评估,发展了一种新颖、灵活... 详细信息

纤维增强复合材料需要通过系统的研究来准确掌握它们的力学行为,从而提高复合材料结构使用的可靠性。本文主要的工作是基于ABAQUS商用软件平台,将扩展有限元法(XFEM)应用于纤维增强复合材料的裂纹损伤分析与评估,发展了一种新颖、灵活的扩展有限元法(XFEM)复合材料损伤分析框架,为复合材料结构的渐进损伤与力学性能分析提供了一种有效的工具。本文的主要创新性工作如下:1.为模拟纤维增强复合材料中裂纹的扩展,提出了一种改进的内聚力损伤模型(扩展内聚力损伤模型ECDM)。将内聚力模型(CZM)引入扩展有限元法(XFEM),使ECDM在不增加自由度(DOF)的情况下,隐式地确定控制方程中裂纹的路径。这一平衡使得系统在不增加自由度的情况下获得近似空间的局部改进。通过消除自由度从而在最终单元边界上留下间隙,来评估附加自由度的贡献。针对内聚力对裂纹扩展演化所改进的ECDM,包含了相对于应变场的等效损伤量,从而避免出现过多的自由度,并能在位移跳跃近似中取代经典特征,损伤破坏过程中保证了损伤能量的持续耗散。通过使用凝聚过程消除多余自由度,从而使ECDM在模拟材料裂纹扩展时具有较高的计算效率。2.研究了试样尺寸和加载条件对横向损伤的影响以及试件长度、厚度和宽度等尺寸效应,对三组不同尺寸和参数的碳纤维复合材料试件进行了试验和模拟,得到了碳纤维复合材料的强度值和损伤预测结果。研究了三组复合材料的横向损伤和分层现象,并对不同类别的碳纤维复合材料进行了XFEM断裂模拟对比和评价,与三组实验失效强度结果相比,其中两组的误差为0.9%。利用ABAQUS软件中的扩展有限元模块与交互子程序相结合的方法对单层和多层复合材料模型进行了损伤分析,并通过实验进行验证。实验和数值分析结果吻合较好,误差小于2%,从而验证了本文模型与方法的正确性。3.针对二维和三维微裂纹的生长,提出了一种新颖、灵活的扩展有限元法(XFEM)分析框架,这是一种与网格无关、裂纹沿任意路径扩展的XFEM数值分析框架。对复合材料层合板模型中的分层、基体开裂和纤维断裂中的混合内聚力模型进行了研究。对纤维拉伸过程中纤维均匀性的多尺度模型进行了验证,用XFEM模型对损伤模式进行了裂纹扩展和复合材料性能预测,并与实验结果进行了比较。将该研究应用于不同的混合系统,以评估模型的完整性,以及在不同系统和条件下的适用性。4.基于提出的新颖、灵活的扩展有限元法(XFEM)模拟分析框架和扩展内聚力损伤模型(ECDM),研究了扩展有限元法在碳纤维增强复合材料多裂纹预测中的应用,并采用该方法研究了复合材料壳体和层合切口板的裂纹损伤和力学性能评估,结果表明这一种较为简单可靠,具有良好精度的方法。

关键词：扩展有限元法纤维增强复合材料内聚力模型渐进损伤

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乒乓球拍胶接强度估计与增强研究

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化学与粘合 2023年第2期45卷 155-159页

作者：钟思肇庆医学高等专科学校人文学院广东肇庆526070

对乒乓球拍胶接强度进行增强处理时,主要针对单一胶接参数进行优化,使得增强处理后胶接结构拉伸强度依旧较低。因此,提出一种有效的乒乓球拍胶接强度估计算法,并设计新的增强方法。依托于内聚力模型,构建胶接材料损伤失效模型,并通过有... 详细信息

对乒乓球拍胶接强度进行增强处理时,主要针对单一胶接参数进行优化,使得增强处理后胶接结构拉伸强度依旧较低。因此,提出一种有效的乒乓球拍胶接强度估计算法,并设计新的增强方法。依托于内聚力模型,构建胶接材料损伤失效模型,并通过有限元数值模拟方法,得到乒乓球拍胶接强度评估结果。针对主要胶接参数,构建以提升拉伸强度、剪切强度为核心的多目标优化函数。再通过Boltzmann机神经网络,求解多目标优化函数,生成乒乓球拍胶接增强方案。实验结果表明:经所提方法增强处理后,乒乓球拍胶接结构的拉伸强度为41.7MPa,与增强前相比拉伸强度提升了21.82%。

关键词：乒乓球拍胶接强度增强内聚力模型响应面法拉伸强度

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基于ABAQUS模拟气泡缺陷对两种粘接结构强度影响的研究

基于ABAQUS模拟气泡缺陷对两种粘接结构强度影响的研究

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第十四届全国高等学校过程装备与控制工程专业教学与科研校际交流会

作者：张军田文举张永祥王增威郑州大学化工与能源学院河南郑州 450001 中石化洛阳工程有限公司配管室河南洛阳 471003

本文利用基于粘接行为的界面—子程序粘接结构模型，针对气泡尺寸、气泡位置以及数量，完成了对搭接结构以及双臂梁结构的模拟，采用ABAQUS材料子程序和基于的接触粘接界面建立两种粘结结构模型,研究了粘接层内的不同气泡缺陷形式(气泡... 详细信息

本文利用基于粘接行为的界面—子程序粘接结构模型，针对气泡尺寸、气泡位置以及数量，完成了对搭接结构以及双臂梁结构的模拟，采用ABAQUS材料子程序和基于的接触粘接界面建立两种粘结结构模型,研究了粘接层内的不同气泡缺陷形式(气泡大小,气泡位置以及气泡数量)对不同粘结结构强度的影响.结果表明,搭接结构拉力最大值与气泡尺寸成反比;气泡总面积一定时,搭接结构强度随气泡数量的增大而增强.气泡的存在导致双臂梁结构拉力-位移曲线波动,波动次数与气泡数量一致,与气泡的位置相对应,随着失效的扩展的继续,波动减弱.粘接层中不同气泡缺陷形式的研究对胶黏剂的工程应用有实际价值.

关键词：双臂梁结构粘结结构接触界面气泡缺陷内聚力模型

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主动脉夹层三维扩展的力学机理研究

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 372-372页

作者：杨帆郭宝磊刘浩飞天津大学机械工程学院力学系天津300072 复旦大学中山医院血管外科上海200032

目的本文旨在探究夹层在主动脉和内脏分支处的三维扩展力学机理,为夹层急性进展风险和临床结局预测提供理论支撑。方法使用有限元模拟方法,建立理想化的带分支主动脉三维扩展模型:(1)使用内聚力模型描述主动脉中膜弹性层之间的弹性黏接... 详细信息

目的本文旨在探究夹层在主动脉和内脏分支处的三维扩展力学机理,为夹层急性进展风险和临床结局预测提供理论支撑。方法使用有限元模拟方法,建立理想化的带分支主动脉三维扩展模型:(1)使用内聚力模型描述主动脉中膜弹性层之间的弹性黏接和损伤失效,即界面损伤;(2)基于连续损伤力学理论描述中膜弹性层的拉伸断裂失效,即主体损伤。结合组织病理实验,研究初始假腔的尺寸、假腔深入分支的长度,分支血管直径及其与主动脉夹角等因素对夹层三维扩展临界压力的影响。结果(1)面内扩展:(1)临界压力首先随假腔尺寸增大而减小,但受形状限制,其达到其最小值后有增大趋势;(2)临界压力随分支直径增大而增大,随分支夹角的增加而减小;(3)随着假腔深入分支血管,向分支扩展的趋势将转换为绕分支;(4)Ⅰ型断裂为面内扩展的主导损伤模式。(2)透壁扩展:(1)临界压力随假腔尺寸增大而单调减小;(2)临界压力随分支直径增大而增大,随分支夹角增加而减小;(3)假腔越深入分支,临界压力越小,向外膜破裂的趋势逐渐转换为向内膜破裂。结论初始假腔的尺寸、假腔深入分支血管的程度,分支血管的直径及其与主动脉夹角是夹层扩展的重要影响因素。

关键词：主动脉夹层假腔病理实验临界压力内膜破裂连续损伤力学内聚力模型弹性层

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