检索结果-内蒙古大学图书馆

华侨大学学报（自然科学版） 2020年第4期41卷 447-458页

作者：张承文淳庆东南大学建筑学院江苏南京210096

为了解具有复杂形式和结构的淮安板闸遗址受力性能,采用FRANC 3D和ANSYS软件对淮安板闸遗址进行非线性有限元计算,研究存在初始裂缝的板闸遗址主体的受力及其周边土体的应力分布.研究结果表明:对于考虑含初始裂缝的板闸有限元模型,根据... 详细信息

为了解具有复杂形式和结构的淮安板闸遗址受力性能,采用FRANC 3D和ANSYS软件对淮安板闸遗址进行非线性有限元计算,研究存在初始裂缝的板闸遗址主体的受力及其周边土体的应力分布.研究结果表明:对于考虑含初始裂缝的板闸有限元模型,根据m积分法计算得到应力强度因子和J积分,并使用最大周向应力准则预测裂缝结果;在工况组合“自重+填土压力+水压力+0.75倍的设计附加堆载”作用下,淮安板闸主体结构曲率变化处的斜向裂缝,将会持续以下端开裂早于上端开裂的趋势,保持扭转撕裂的形式发展.对板闸遗址主体结构与周边土体进行参数分析,得出极限应力与板闸弹性参数、土体Drucker-Prager模型参数、板闸与土体间摩擦系数、附加荷载值之间的关系;同时,给出板闸遗址背部填土的较优Drucker-Prager模型参数区间,即粘聚力为12~20 kPa,内摩擦角为10°~20°,膨胀角/内摩擦角的比值为0~0.3,此时附加荷载增大对板闸遗址的应力提高效应较不敏感.

关键词：淮安板闸遗址受力性能 m积分法最大周向应力准则有限元模型建筑遗产保护

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风机齿轮双裂纹扩展特性及寿命分析

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机床与液压 2022年第12期50卷 115-119页

作者：穆塔里夫·阿赫迈德白浩宇孙光耀新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

针对某风机增速齿轮疲劳裂纹断裂问题,基于m积分法探究含初始单裂纹及双裂纹增速齿轮裂纹扩展时的变化规律。根据断裂力学原理和有限元原理进行分析计算,得出应力强度因子及疲劳扩展循环次数的变化规律。创建只含1条裂纹的齿轮裂纹模型... 详细信息

针对某风机增速齿轮疲劳裂纹断裂问题,基于m积分法探究含初始单裂纹及双裂纹增速齿轮裂纹扩展时的变化规律。根据断裂力学原理和有限元原理进行分析计算,得出应力强度因子及疲劳扩展循环次数的变化规律。创建只含1条裂纹的齿轮裂纹模型,计算裂纹扩展时的应力强度因子及疲劳扩展寿命;在初始单裂纹模型上继续创建第2条裂纹,通过改变第2条裂纹的初始位置探究第1条裂纹与单裂纹前缘应力强度因子及疲劳扩展寿命的变化规律。结果表明:整体上看,双裂纹中裂纹1刚开始扩展时比单裂纹的应力强度因子小,扩展到最后会高于单裂纹的应力强度因子,中间有一个交替变换的过程;产生双裂纹时,其中1条裂纹会导致双裂纹中裂纹1的加速扩展,减少寿命周期;双裂纹距离越近,双裂纹中裂纹1加速扩展得越快。

关键词：风机齿轮 m积分法应力强度因子双裂纹疲劳扩展

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风机增速齿轮含初始裂纹扩展特性及寿命分析

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机床与液压 2022年第9期50卷 169-172页

作者：孙光耀穆塔里夫·阿赫迈德陶兴伟新疆大学机械工程学院新疆乌鲁木齐830047 新疆大学电气工程学院新疆乌鲁木齐830047

针对某风机增速齿轮疲劳裂纹断裂问题,基于m积分法探究含初始三维裂纹的增速齿轮在裂纹扩展时的变化规律。根据断裂力学原理结合有限元原理分析计算,得出应力强度因子及疲劳扩展循环次数的变化规律。确定增速齿轮齿根受力最大位置后创... 详细信息

针对某风机增速齿轮疲劳裂纹断裂问题,基于m积分法探究含初始三维裂纹的增速齿轮在裂纹扩展时的变化规律。根据断裂力学原理结合有限元原理分析计算,得出应力强度因子及疲劳扩展循环次数的变化规律。确定增速齿轮齿根受力最大位置后创建三维裂纹模型;通过改变齿根边缘三维裂纹纵向位置来探究三维裂纹在扩展过程中的应力强度因子及疲劳寿命变化。结果表明:随着裂纹扩展步数的增大,3组裂纹的应力强度因子K_(Ⅰ)均增大,且齿根裂纹1应力强度因子一直保持最大;在直齿轮边缘的裂纹,越靠近齿根其疲劳寿命越小。

关键词：风机齿轮 m积分法应力强度因子三维裂纹

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三维界面应力奇异性及界面断裂分析

三维界面应力奇异性及界面断裂分析

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作者：丁学杉东北大学

学位级别：硕士

随着现代工程对材料要求的不断提高,越来越多的新材料被采用,结合材料作为新材料的一种越来越广泛地应用于各个领域。在实践中,结合材料的破坏常常发生在结合面的界面端处,同时结合材料的破坏形式也比各向同性材料要复杂。因此,对界面... 详细信息

随着现代工程对材料要求的不断提高,越来越多的新材料被采用,结合材料作为新材料的一种越来越广泛地应用于各个领域。在实践中,结合材料的破坏常常发生在结合面的界面端处,同时结合材料的破坏形式也比各向同性材料要复杂。因此,对界面端应力奇异性和界面端及其附近的破坏的研究具有非常重要的实际意义。本文主要研究由两种各向同性材料组成的界面结构,在静载作用下,且材料处于弹性范围内的力学问题。首先,在界面力学基本理论的基础上,应用有限元方法进行数值模拟,得到多重奇异性下的应力场和位移场,将界面端的奇异性次数进行分离,进而确定界面端的应力奇异性指数,并讨论界面材料匹配组合,界面端几何组成形式等因素对界面端奇异性的影响,以及界面结构在冲击载荷作用下应力波的传递。研究表明：泊松比相同时,两种材料弹性模量比相差越大,奇异性越严重;材料的弹性模量比例不变时,泊松比的变化会引起奇异性的变化;在几何组成形式上,三维界面端结合棱角越小,奇异性越严重。然后,为了研究结合材料的破坏问题,本文讨论了界面及界面附近裂纹相关问题,利用数值模拟得到的裂纹附近的应力场和位移场,证明界面裂纹问题中的应力强度因子总是耦合在一起,共同存在的。运用直线外插法得到二维界面裂纹的应力强度因子和能量释放率;对于三维问题,本文应用直线外插法和m积分法分别得到界面裂纹的应力强度因子和能量释放率,并比较直线外插法和m积分法的精度,同时指出界面端附近裂纹的特殊性,并给出界面端附近的应力强度因子的计算公式。

关键词：界面端奇异性裂纹外插法 m积分法

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二维随机裂纹扩展问题的等几何边界元法研究

二维随机裂纹扩展问题的等几何边界元法研究

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作者：王中王信阳师范学院

学位级别：硕士

工程结构裂纹扩展的数值模拟在现代工业设计中起到指导作用,而在实际工程中,不确定性是普遍存在的,它可能由不同原因导致,如:固有的材料随机性、几何尺寸、制造偏差和动态加载。综合考虑实际随机参数对结构系统的影响,能够提高评估的可... 详细信息

工程结构裂纹扩展的数值模拟在现代工业设计中起到指导作用,而在实际工程中,不确定性是普遍存在的,它可能由不同原因导致,如:固有的材料随机性、几何尺寸、制造偏差和动态加载。综合考虑实际随机参数对结构系统的影响,能够提高评估的可靠性。本文针对裂纹扩展问题进行随机性分析,并考察一些重要参数对结构响应的影响。采用等几何边界元法(IGABEm)对确定性断裂问题进行模拟。等几何边界元法的核心思想是采用计算机辅助设计(CAD)中构造几何模型的样条基函数作为用于计算机辅助工程(CAE)分析中近似表达结构的几何场和物理场的插值形函数。IGABEm最为重要的优势是可以直接用CAD模型进行数值计算,不需要模型设计后的网格划分以及裂纹扩展模拟过程中的网格重构,同时保持几何精度,并且能够使裂纹表面和扩展路径显式参数化,是一种高自动化、高精度的数值计算方法。此外,边界元法具有边界表示、半解析等优势,能够更方便、准确地计算裂纹问题。本文建立基于等几何边界元法的热弹性力学分析方法,并利用基于等几何边界元法的裂纹扩展模拟方案对复杂工况下水力压裂问题进行数值模拟分析。此外,构建线性弹性断裂问题的随机分析框架,对随机性断裂问题进行量化分析。该工作增强了基于等几何边界元法的裂纹扩展算法针对复杂问题的适用性。论文的主要内容及创新点如下:(1)将等几何边界元法应用于热弹性力学问题。由于热应力的存在,边界积分方程中出现了域积分项,这有违边界元法的边界表示性质。本文将径向积分法引入IGABEm中,将域积分转化为边界积分,从而解决了这一问题。该方法既保持边界元法在降维方面的优势,还可实现CAD和CAE的无缝集成。(2)采用等几何边界元法模拟研究恒压水力作用下裂缝的扩展机制。用非均匀有理b样条(NURBS)构造裂纹曲线,可有效表征裂纹的表面和扩展路径。通过在裂纹尖端附近插入梯度节点可有效地捕捉裂纹尖端附近的应力奇异性。采用m积分法提取应力强度因子(SIFs),并与实验和其他数值方法进行比较,以验证本文算法的正确性。此外,进一步研究围压、裂缝数量、孔隙压力、天然裂缝等因素对水力裂纹的影响,以及不同工况下多裂缝的扩展规律。(3)构建线弹性断裂问题的随机性分析框架。采用蒙特卡罗模拟(mCs)方法解决多维不确定性问题,将正交分解法(POD)与径向基函数法(RBF)相结合,以加速mCs的计算。mCs能够有效地解决复杂问题,但代价是计算量大,POD降阶模型可以缓解这一问题。与传统算法不同的是,该方案可以用径向基函数逼近设计子空间,实现了系统信息的压缩表达,有效地降低了计算成本。

关键词：等几何边界元法径向积分法 m积分法蒙特卡罗模拟正交分解

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基于EFG法的裂纹扩展数值模拟研究

基于EFG法的裂纹扩展数值模拟研究

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作者：潘志浩湘潭大学

学位级别：硕士

构件的疲劳断裂是机械、航空、船舶等工程实际领域中相当普遍的现象,通过数值模拟方法对结构的破坏失效进行预测,对于确保结构的可靠性是非常必要的。无网格法是近年来兴起的一种数值方法,在处理裂纹扩展问题时,它只需通过自由裂纹面或... 详细信息

构件的疲劳断裂是机械、航空、船舶等工程实际领域中相当普遍的现象,通过数值模拟方法对结构的破坏失效进行预测,对于确保结构的可靠性是非常必要的。无网格法是近年来兴起的一种数值方法,在处理裂纹扩展问题时,它只需通过自由裂纹面或者裂纹线的延伸来模拟,大大简化了模拟过程。本文基于无网格伽辽金方法,对断裂力学中裂纹扩展的数值模拟进行了研究。首先,对均匀拉伸载荷作用下中心裂纹矩形板开裂前后的位移场进行了模拟计算,讨论了不同基函数对计算结果的影响,并与ANSYS的模拟结果进行比较,二者吻合很好,验证了程序的正确性。其次,选取带有扩展基的奇异基函数,通过围线积分法对中心裂纹矩形板的应力强度因子进行了模拟计算,得到了归一化应力强度因子曲线,与其它理论结果相比较吻合较好,证实了无网格伽辽金法在处理裂纹扩展问题时的有效性。同时,探讨了裂纹尖端不同加密程度对计算结果精度的影响,算例表明,随着加密节点个数的增多,可以显著提高计算的精度,但计算的时间成本也相应增加。探讨了权函数、基函数、积分围线的选取对裂纹扩展数值模拟中应力强度因子计算的影响。针对围线积分法中因积分围线的大小不同而导致计算结果不稳定的问题,给出m积分算法,并对单边裂纹矩形板的应力强度因子进行了模拟计算。结果表明,积分围线的大小对于m积分的影响不大,数值稳定性较好。以最大周向应力准则作为开裂准则,采用完全变换法引入边界条件,通过m积分法对单边裂纹矩形板在远场载荷作用下的裂纹扩展进行了数值模拟。给出了扩展模拟的算法流程图。在预先设定扩展步长的条件下,通过模拟计算,得到了裂纹扩展的轨迹。本文成功地将无网格伽辽金法用于I-II复合型裂纹扩展的数值模拟中,采用完全变换法实现了本质边界条件的精确施加。通过m积分法,提高了数值计算的稳定性,为裂纹扩展的数值模拟提供了一种有效途径。

关键词：裂纹扩展无网格伽辽金法数值模拟完全变换法 m积分法

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表面磨损对钢丝绳裂纹萌生与扩展的影响

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起重运输机械 2023年第24期 41-46页

作者：秦智军刘钰成钱尼君刘华龙江五贵江西省特种设备检验检测研究院南昌330096 南昌航空大学航空制造工程学院南昌330063

结合扩展有限元法和m积分法,建立了1×19+IWS钢丝绳不同表面磨损的简化有限元模型,对其在轴向拉伸载荷下的裂纹萌生与扩展进行了仿真研究。分析了钢丝绳在拉伸载荷下整体与磨损区域的应力分布;随后基于扩展有限元法与m积分法,得到... 详细信息

结合扩展有限元法和m积分法,建立了1×19+IWS钢丝绳不同表面磨损的简化有限元模型,对其在轴向拉伸载荷下的裂纹萌生与扩展进行了仿真研究。分析了钢丝绳在拉伸载荷下整体与磨损区域的应力分布;随后基于扩展有限元法与m积分法,得到了不同径向与轴向磨损量下磨痕区域的应力强度因子。结果表明,随着径向磨损量增大,在磨损量5.5%之前,磨痕处的应力强度因子随磨损量线性增长,在超过5.5%磨损量之后,急剧增加,研究成果验证了GB/T 5972—2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》中规定的钢丝绳报废标准。相比于径向磨损,钢丝绳的轴向磨损量对磨痕处应力强度因子的影响不大,并且越大的轴向磨损对裂纹扩展的抑制越强。

关键词：钢丝绳裂纹扩展表面磨损 m积分法扩展有限元应力强度因子

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