检索结果-内蒙古大学图书馆

本文对裂隙岩体进行局部体积平均处理,建立了适合于这种岩体特性的等效连续模型,运用连续介质损伤力学和断裂力学理论,定义了岩体损伤张量,有效应力张量和损伤应变等,建立了岩体损伤演化方程。在此基础上提出了多裂隙岩体的本构模型。裂隙的断裂强度与岩体损伤的演化过程耦合在一起,并与岩石的强度组成了岩体的强度特性。

关键词：演化过程断裂强度损伤断裂模型强度特性

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基于有限元分析的车用复杂套管多工位冷镦成形技术

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锻压技术 2025年第1期50卷 48-58页

作者：杨锦林杨晓红鹤壁职业技术学院交通服务与管理学院河南鹤壁458030 河南理工大学鹤壁工程技术学院河南鹤壁458030

针对某车用复杂套管加工工序多、成本高、产量低的生产现状,将多工位成形技术应用于其生产。围绕塑性变形手段和生产材料的塑性变形能力制定了套管的两套成形方案,并分别建立了数值仿真模型;基于物理试验在Deform-3D中建立了套管材料的... 详细信息

针对某车用复杂套管加工工序多、成本高、产量低的生产现状,将多工位成形技术应用于其生产。围绕塑性变形手段和生产材料的塑性变形能力制定了套管的两套成形方案,并分别建立了数值仿真模型;基于物理试验在Deform-3D中建立了套管材料的本构模型及损伤断裂模型,完成了套管的模拟成形,并根据模具的填充情况、金属流动、材料损伤程度等全面分析了两套工艺的可实施性;比较了两方案各工位成形零件的等效应力及载荷等数据,得到了可靠的成形方案。最后,进行了成形模具的制造以及套管的多工位成形试验,得到的套管成形饱满,质量好,表面无刮痕,内孔光滑且无拉毛等缺陷,与仿真结果一致,且套管的尺寸检测结果也均符合工艺要求,验证了工艺的准确性。

关键词：套管多工位成形技术本构模型损伤断裂模型等效应力载荷

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煤矸石混凝土弹塑性本构模型及损伤断裂机理研究

煤矸石混凝土弹塑性本构模型及损伤断裂机理研究

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作者：潘铖辽宁工程技术大学

学位级别：博士

煤矸石是煤炭开采过程中伴随产生的固体废弃物。由于煤矸石综合利用率低、占地面积广、堆存量多,对生态环境和生命安全造成了巨大危害。另一方面,国家不断加大环保力度,限制天然骨料开采,导致混凝土原材料价格持续上涨,但混凝土市场需... 详细信息

煤矸石是煤炭开采过程中伴随产生的固体废弃物。由于煤矸石综合利用率低、占地面积广、堆存量多,对生态环境和生命安全造成了巨大危害。另一方面,国家不断加大环保力度,限制天然骨料开采,导致混凝土原材料价格持续上涨,但混凝土市场需求却持续稳定。煤矸石在破碎再加工过程中内部存在原生裂隙,微裂缝尖端在外力作用下产生应力集中现象,进而扩展延伸。因此,论文依托辽宁省重点实验室“煤矸石资源化利用与节能建材”平台建设资源,基于弹塑性力学、损伤力学、不可逆热力学原理以及断裂力学,通过室内试验、理论研究、机理分析和数值模拟的手段,对煤矸石混凝土在单轴和三轴作用下的力学性能以及断裂性能进行深入分析,推导煤矸石混凝土弹塑性损伤模型和裂缝尖端损伤断裂模型,最终建立煤矸石混凝土弹塑性损伤模型,并对裂缝尖端扩展机理进行深入分析,可为煤矸石混凝土结构安全性设计及实际工程应用提供试验和理论依据。主要研究成果如下:（1）对比分析了煤矸石粗骨料和天然碎石粗骨料的细观形貌特征、化学成分,以及物理力学性能;开展了煤矸石混凝土基本力学性能试验,建立了不同煤矸石取代率的煤矸石混凝土基本力学性能指标与普通混凝土间的关系,以及不同煤矸石取代率的煤矸石混凝土基本力学性能指标间的理论关系式,为煤矸石混凝土损伤断裂模型提供了模型参数。开展了煤矸石混凝土单轴循环受拉和受压试验,阐述了破坏过程和破坏形态,获取了煤矸石混凝土应力-应变曲线,分析了塑性应变与卸载点应变间的关系以及应力退化现象,确定了单轴循环受拉、受压包络线和卸载-再加载曲线,提出了单轴循环受拉采用直线式与折线式相结合,单轴循环受压采用曲线式和折线式相结合,建立了能准确描述煤矸石混凝土一维循环受拉和受压的本构关系。（2）通过对比煤矸石混凝土和普通混凝土界面结构化学元素的分布、形貌特征,分析了煤矸石混凝土界面相互作用机理,建立了煤矸石混凝土界面结构模型;针对煤矸石混凝土三轴力学行为下的应力-应变曲线,在D-P塑性势函数的基础上,引入强化参数K,建立了同时考虑偏应力和静水压力的煤矸石混凝土Willam-Warnke五参数屈服模型,并采用累积塑性应变为内变量,建立了不同取代率的煤矸石混凝土后继屈服面及加载面的塑性应力-应变软化法则,根据经典塑性力学原理,建立了基于增量形式的煤矸石混凝土应力-应变本构关系。（3）根据煤矸石混凝土单轴和三轴力学性能,分析了煤矸石混凝土受力损伤机制。在不可逆热力学原理、损伤力学、塑性力学的基础上,推导出包含损伤和塑性应变的煤矸石混凝土总弹塑性Helmholtz自由能,建立了不同煤矸石取代率的煤矸石混凝土弹塑性损伤本构模型以及损伤内变量的演化法则,分析了模型参数与煤矸石粗骨料掺量的关系,与三轴试验数据验证吻合度较高。结果表明,煤矸石粗骨料和围压可延缓煤矸石混凝土的初始损伤,发生损伤后,煤矸石粗骨料掺量越多,损伤速率越快,但围压越大却可抑制损伤的发展速度。（4）开展不同煤矸石取代率的煤矸石混凝土三点弯曲断裂性能试验,分析了荷载-裂缝口张开位移曲线、荷载-挠度曲线、起裂荷载、极限荷载的变化规律,煤矸石粗骨料掺量越多,达到极限荷载时裂缝口张开位移和挠度力学性能指标越小;基于三点弯曲试验验证了数字图象相关法（DIC法）用于测试煤矸石混凝土裂缝断裂是可行的;基于DIC法分析了煤矸石混凝土裂缝扩展机理,以及不同掺量煤矸石混凝土裂缝扩展宽度变化规律;采用双K断裂模型,分析了煤矸石混凝土的起裂断裂韧度、失稳断裂韧度、断裂能、延性指数等断裂参数随煤矸石掺量的变化规律,为煤矸石混凝土损伤断裂模型的建立提供了试验参数。（5）基于损伤力学和双K断裂模型,引入损伤尺度的概念,建立了煤矸石混凝土D-R损伤断裂模型,采用起裂损伤阈值DIG判断煤矸石混凝土裂缝是否发生扩展,采用允许损伤尺度RIc判断煤矸石混凝土是否发生破坏,能准确反映出不同煤矸石取代率的煤矸石混凝土裂缝从细观损伤扩展到宏观失稳破坏的整个损伤演化过程。基于断裂力学原理,分析了煤矸石混凝土损伤裂缝尖端的应力场变化情况,推导出起裂损伤阈值,根据微裂缝扩展区两侧的闭合力,计算出了煤矸石混凝土的断裂区长度;进行了煤矸石混凝土三点弯曲数值模拟,验证了D-R损伤断裂模型的合理性,能较好的反映出煤矸石混凝土裂缝尖端损伤演化规律。该论文有图139幅,表23个,参考文献173篇。

关键词：煤矸石混凝土弹塑性本构模型损伤断裂模型 FLAC3D数值分析损伤演化机理

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一个简化的空穴多级形核模型

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固体力学学报 1992年第2期13卷 187-190页

作者：张克实郑长卿西北工业大学西安710072

1 引言为在细观机理基础上建立韧性材料在一定应力状态下宏观裂纹产生和发展的力学模型。一些学者已做了不少工作.人们力图通过细观研究找到一个较接近韧性材料损伤和断裂物理本质的材料破坏准则,以用来描述和预测韧性材料的损伤和断裂... 详细信息

1 引言为在细观机理基础上建立韧性材料在一定应力状态下宏观裂纹产生和发展的力学模型。一些学者已做了不少工作.人们力图通过细观研究找到一个较接近韧性材料损伤和断裂物理本质的材料破坏准则,以用来描述和预测韧性材料的损伤和断裂.直到现在,大多数研究都认为无裂纹体与裂纹体的破坏是两个截然不同的问题.人们一直是用不同的准则来判定无裂纹试件和含裂纹试件的破坏的.但若从细观角度来看。

关键词：损伤断裂模型空穴数值模拟形核

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基于深度学习的塑性变形理论建模研究进展

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塑性工程学报 2024年第4期31卷 92-116页

作者：王新云唐学峰余国卿龙锦川温红宁邓磊金俊松龚攀张茂华中科技大学材料成形与模具技术全国重点实验室湖北武汉430074

传统塑性理论模型由于引入了适当的假设和简化,面对复杂变形机制和复杂变形条件时具有局限性。基于深度学习的理论建模作为数据驱动的建模新范式,具有精度高、通用性强的特点,是塑性理论建模的重要方向。介绍了深度学习的建模方法,如传... 详细信息

传统塑性理论模型由于引入了适当的假设和简化,面对复杂变形机制和复杂变形条件时具有局限性。基于深度学习的理论建模作为数据驱动的建模新范式,具有精度高、通用性强的特点,是塑性理论建模的重要方向。介绍了深度学习的建模方法,如传统神经网络模型、物理启发式神经网络模型和神经算子网络,分析了各个模型的特点。总结了近年来基于深度学习的塑性理论建模方法在本构关系、损伤断裂模型、微观组织模型和多尺度模型等方面应用的研究进展,并分析了提高模型精度、泛化能力和可解释性的方法。最后提出了基于深度学习的塑性理论建模方法面临的挑战和未来发展方向。

关键词：深度学习塑性理论建模本构关系微观组织演变模型损伤断裂模型多尺度模型

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无限冰介质中爆炸裂纹扩展机理与数值模拟

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实验力学 2009年第5期24卷 493-498页

作者：王呼和佟铮邢永明李进福内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古工业大学爆破工程研究所

根据冰体力学性能,提出了无限淡水冰介质在爆炸冲击载荷下的压碎区及裂隙区的理论计算方法。利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了爆炸载荷下无限区域冰体内裂纹扩展过程,模拟结果与实验结果基本一致,表明采用的损伤断裂模型能够较准... 详细信息

根据冰体力学性能,提出了无限淡水冰介质在爆炸冲击载荷下的压碎区及裂隙区的理论计算方法。利用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了爆炸载荷下无限区域冰体内裂纹扩展过程,模拟结果与实验结果基本一致,表明采用的损伤断裂模型能够较准确的反映无限冰介质动态力学性能及裂纹成形过程。数值模型可近似计算冰体中裂隙区的半径。数值计算值与理论计算值误差不超过5%,数值模拟结果与实验结果吻合,从而确定了无限区域冰体在-15℃时的基本破坏特征及范围。

关键词：裂纹扩展径向裂纹损伤断裂模型数值模拟

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双江口工程地下洞室群围岩损伤及稳定性研究

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岩土力学 2011年第S2期32卷 551-555,561页

作者：项吕朱维申马庆松张乾兵山东大学岩土与结构工程研究中心济南250061

对四川省双江口水电站工程的地下洞群的节理岩体围岩稳定性进行研究,分别采用了弹塑性模型、节理岩体断裂损伤模型进行数值分析。在弹塑性模型中,采用锚固等效法来模拟锚杆及锚索的支护效果。断裂损伤模型以损伤及断裂力学原理为基础,... 详细信息

对四川省双江口水电站工程的地下洞群的节理岩体围岩稳定性进行研究,分别采用了弹塑性模型、节理岩体断裂损伤模型进行数值分析。在弹塑性模型中,采用锚固等效法来模拟锚杆及锚索的支护效果。断裂损伤模型以损伤及断裂力学原理为基础,运用损伤本构模型和损伤演化方程在FLAC3D软件的框架下开发出子程序,考虑了岩体中节理裂隙对洞室围岩稳定性的影响,进而得到用上述的模型和计算程序分析出的围岩塑性区、损伤演化区和位移规律。将两种模型的计算结果与相应工程模型试验的结果进行了比较分析。研究结果表明,损伤模型更接近工程实际情况,与模型试验结果更为接近。

关键词：节理岩体地下洞群损伤断裂模型数值分析地质力学模型实验

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改进的无网格计算方法及其在结构流固耦合冲击毁伤中的应用研究

改进的无网格计算方法及其在结构流固耦合冲击毁伤中的应用研究

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作者：彭玉祥哈尔滨工程大学

学位级别：博士

随着水下制导技术的发展,舰船受到水下武器近场甚至接触爆炸作用的几率越来越高,这种近场水下爆炸产生的高压冲击波、气泡脉动和射流以及高速破片均会对舰船结构产生严重的毁伤。该物理过程涉及到气液固等多种介质的强非线性耦合作用,... 详细信息

随着水下制导技术的发展,舰船受到水下武器近场甚至接触爆炸作用的几率越来越高,这种近场水下爆炸产生的高压冲击波、气泡脉动和射流以及高速破片均会对舰船结构产生严重的毁伤。该物理过程涉及到气液固等多种介质的强非线性耦合作用,同时还伴随着结构的弹塑性损伤与动态断裂。针对传统有网格方法在该问题的数值计算中所面临的挑战,本文依据无网格SPH方法以及改进的重构核粒子法(Reproducing Kernel Particle Method,RKPM),建立了流固耦合冲击作用下的结构毁伤计算模型,完全自主开发计算程序,旨在实现水下近场爆炸作用下结构毁伤的预报,为舰船抗水下爆炸防护设计提供基础性技术支撑。本文首先阐述了 SPH流体载荷计算模型,并针对SPH方法中的边界实施的新型数值技术进行了重点论述,在此基础上通过一系列数值算例对SPH流体计算模型的正确性和有效性进行了验证。核函数精度不足是SPH方法的一大缺陷,针对该问题,基于重构条件对传统SPH核函数进行修正,得到了二维的重构核函数。并依据Mindin-Reissner壳理论,建立了三维壳结构的退化实体表述。采用重构核函数对壳体运动量进行离散,在此基础之上,应用虚功率原理推导得到了空间壳结构的离散控制方程,最终建立了空间壳结构静动力响应的RKPM计算模型。通过一系列被数值算例对壳结构RKPM计算模型的收敛性、稳定性以及计算精度进行了全面的验证。舰船结构是复杂的加筋壳结构,而对于加筋壳结构的无网格模拟,相关的研究很少,这极大地限制了无网格方法在复杂工程结构分析中的应用。针对该问题,首先基于Timoshenko梁理论,建立了三维梁的运动学表述,之后采用重构核函数对梁运动量进行离散,并应用虚功率原理,建立了三维梁静动力分析的RKPM计算模型。此后对空间梁RKPM计算模型中的插值精度、积分阶数、光滑长度以及粒子间距等参数的影响进行了系统的研究,为数值实践中相关参数的设置提供指导,并通过多个标准测试算例验证了 RKPM梁模型在大变形分析中的稳定性和精确性。在建立的壳梁RKPM计算模型基础之上,考察加筋壳结构的特点,取加强筋和面板的交接线为梁的参考轴,将壳与梁的RKPM计算模型相结合,建立了 RKPM壳梁一体化计算模型。同时考虑加筋壳交叉处粒子支持域的截断效应,提出了空间交叉壳结构的RKPM计算方案。最后通过对加筋平板和加筋圆柱壳的动力响应进行计算,验证了加筋壳RKPM计算模型的正确性和有效性。在结构大变形延性断裂问题的模拟中,材料塑性及损伤的影响不能忽略,本文首先基于Mises屈服准则以及最近点投射,推导建立了壳体弹塑性响应的RKPM计算模型,并通过一系列标准的测试算例验证了本文壳体弹塑性算法的正确性。在此基础之上,基于Lemaitre唯象损伤理论,推导得到了耦合损伤的弹塑性本构模型。并基于可视化判据(visibilyty condition),提出了一个简洁的裂纹间断模拟算法,最后将材料损伤与裂纹间断算法相结合,建立壳体裂纹萌生及拓展的RKPM计算模型。通过对多个数值算例进行计算,并与实验结果进行比对分析,验证了本文RKPM壳损伤断裂模型的正确性。而针对爆炸中产生的高速破片对内部结构的冲击毁伤作用,本文借鉴交叉壳处理算法,提出了壳体的接触的无网格检测判据,并根据壳体相互侵入的距离计算体积应变,推导得到了壳体接触力计算公式,建立壳体接触的RKPM计算模型。最后通过一系列数值算例验证了本文接触算法在自接触以及多物体接触中的适用性与精确性。在建立的SPH流体与RKPM结构数值计算模型的基础之上,基于SPH核近似理论,计入结构边界对流体粒子支持域的截断效应,推导得到了考虑流固耦合效应的SPH控制方程。同时依据无网格近似理论,计入流体的惯性力的影响,提出了结构表面所受流体压力载荷的算法,最终建立了 SPH-RKPM流固耦合计算模型。通过低速流动以及水下爆炸相关算例对本文SPH-RKPM流固耦合计算模型进行验证,证明本文流固耦合计算模型具有较高的精确性以及广泛的适用性。最终采用本文SPH-RKPM流固耦合计算模型,对舰船舷侧防雷舱以及潜艇舱段在水下爆炸冲击载荷作用下的毁伤进行计算,验证了计算模型的正确性和有效性,表明本文SPH-RKPM流固耦合计算模型已初步具备解决工程实际问题的能力。

关键词：重构核粒子方法流固耦合损伤断裂模型壳体接触水下爆炸

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