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基于态基近场动力学的碳化硅陶瓷圆柱壳体断裂损伤分析
1
作者 蒋雷雷 沈克纯 +1 位作者 潘光 黄毅华 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期991-1005,共15页
碳化硅(SiC)陶瓷材料具有优异的力学性能,广泛应用于各种工程部件中.然而,陶瓷是脆性材料,当发生脆断时会造成巨大的危害.因此对其断裂行为的准确预测显得极为重要.为了研究SiC陶瓷壳体在外载荷作用下的断裂损伤机理,首先通过准静态拉... 碳化硅(SiC)陶瓷材料具有优异的力学性能,广泛应用于各种工程部件中.然而,陶瓷是脆性材料,当发生脆断时会造成巨大的危害.因此对其断裂行为的准确预测显得极为重要.为了研究SiC陶瓷壳体在外载荷作用下的断裂损伤机理,首先通过准静态拉伸和压缩实验获得SiC陶瓷的临界能量释放率,建立了适用于拉伸和压缩损伤分析的常规态基近场动力学模型.然后,采用Fortran语言编程实现了陶瓷壳体在线性递增外载荷作用下断裂损伤行为的数值仿真,并将所获得的仿真值与理论预测值进行对比,验证了所建模型的准确性.最后,对仿真结果进行详细分析,揭示了壳体结构的损伤扩展演化规律.仿真结果表明:初始损伤区源于壳体内壁面的压缩断裂,且沿环向呈90°均匀分布.随着载荷的逐渐增加,壳体外壁面出现拉伸断裂损伤区,内外壁面的损伤区先沿着周向扩展,再向着壳体中面缓慢延伸,并在厚度方向贯穿整个壳体.随后,在壳体轴线方向出现拉-压损伤混合区,该损伤区沿着轴向扩展,最终将壳体分成4个断裂区.所建模型能够有效地描述复杂载荷作用下SiC陶瓷结构的断裂损伤演化过程,同时弥补了态基近场动力学在断裂分析方面的不足. 展开更多
关键词 态基近场动力学理论 陶瓷圆柱壳体 断裂损伤 临界能量释放率
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不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率预测
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作者 范若寻 王溢童 贾政斌 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2024年第36期5779-5784,共6页
背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进... 背景:临界能量释放率是结构在破坏过程中可测得的一个全局断裂力学参数,即使针对同一结构,在不同失效模式下其数值也可能存在差异。目的:提出一种方法预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。方法:针对大鼠股骨皮质骨结构进行三点弯曲与轴向压缩实验以及相应断裂仿真。通过对有限元模型赋予不同临界能量释放率进行断裂模拟,并将每次模拟所得载荷-位移曲线与实验数据进行比较,当仿真与实验所得断裂参数差异小于5%时,即代表拟合成功,以此反演预测皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率。结果与结论:①结果显示大鼠股骨皮质骨结构在三点弯曲载荷下主要发生拉伸破坏,该失效模式下所预测临界能量释放率为0.16N/mm;②在轴向压缩载荷下主要发生剪切破坏,所预测临界能量释放率为0.12N/mm,这说明同一皮质骨结构在不同失效模式下的临界能量释放率存在差异;③此文通过对结构力学性能与损伤机制进行综合分析,揭示了不同失效模式下皮质骨结构临界能量释放率存在差异的原因,为能量释放率测量以及准确的皮质骨断裂模拟提供理论依据。 展开更多
关键词 临界能量释放率 皮质骨 失效模式 三点弯曲 轴向压缩
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湿热环境下纤维增强树脂-泡沫夹层结构Ⅱ型断裂理论分析 被引量：3
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作者 张冰洁 彭宇 +3 位作者 方园 霍瑞丽 徐丹洋 刘伟庆 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第2期223-230,共8页
玻璃纤维增强树脂(GFRP)-泡沫夹层结构以其轻质、耐腐蚀、抗弯抗压性能优异等特点使其广泛应用于墙板、快速道路铺装等工程中。然而在服役期间,GFRP-泡沫夹层结构通常处于高湿的工作环境中,这势必对夹层结构的各项性能产生影响。在造成G... 玻璃纤维增强树脂(GFRP)-泡沫夹层结构以其轻质、耐腐蚀、抗弯抗压性能优异等特点使其广泛应用于墙板、快速道路铺装等工程中。然而在服役期间,GFRP-泡沫夹层结构通常处于高湿的工作环境中,这势必对夹层结构的各项性能产生影响。在造成GFRP-泡沫夹层结构损伤破坏的诸多因素中,剥离损伤占据了很大的比例,滑移型剥离(Ⅱ型断裂)破坏不容忽视。基于一阶剪切变形的叠层板理论,对带有初始裂纹的GFRP-泡沫夹层结构进行理论分析,推导出含有相关参数的Ⅱ型临界能量释放率表达式,并用该理论值与试验值进行对比,验证其正确性。 展开更多
关键词 纤维增强树脂 泡沫夹层结构 湿热老化 ⅱ型临界能量释放率 叠层板理论
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基于双G准则的掺粉煤灰砼断裂性能研究 被引量：1
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作者 王治 金贤玉 +1 位作者 田野 金南国 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期17-22,共6页
采用双G准则研究了掺粉煤灰混凝土的临界能量释放率,采用不同龄期、不同缝高比的掺粉煤灰混凝土梁做三点弯曲试验.试验表明,浇筑之后7d内,随着龄期的增长,临界能量释放率增长;7d后,临界能量释放率几乎不变化,并且不同缝高比对混凝土临... 采用双G准则研究了掺粉煤灰混凝土的临界能量释放率,采用不同龄期、不同缝高比的掺粉煤灰混凝土梁做三点弯曲试验.试验表明,浇筑之后7d内,随着龄期的增长,临界能量释放率增长;7d后,临界能量释放率几乎不变化,并且不同缝高比对混凝土临界能量释放率影响不大.由此可以得出掺粉煤灰混凝土的断裂参数,并可作为材料的性能指标. 展开更多
关键词 粉煤灰混凝土 临界能量释放率 双G准则 开裂阻力 断裂
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