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页岩油多储集层穿层压裂缝高扩展特征 被引量：22
1
作者 王燚钊 侯冰 +1 位作者 王栋 贾振华 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期402-410,共9页
采用渤海湾盆地东濮凹陷沙河街组页岩油不同储集层全直径岩心进行真三轴压裂物理模拟实验,研究水力裂缝在不同储集层中的纵向扩展形态;采用全局嵌入内聚力单元的数值模拟方法建立考虑界面强度、射孔层位、压裂液排量的页岩油多储集层拟... 采用渤海湾盆地东濮凹陷沙河街组页岩油不同储集层全直径岩心进行真三轴压裂物理模拟实验,研究水力裂缝在不同储集层中的纵向扩展形态;采用全局嵌入内聚力单元的数值模拟方法建立考虑界面强度、射孔层位、压裂液排量的页岩油多储集层拟三维裂缝扩展数值模型,研究水力裂缝穿层扩展特征。研究表明:水力裂缝在致密砂岩层呈十字型扩展,在天然裂缝发育的砂岩层呈一字型扩展,在层理发育的页岩层形成阶梯缝;砂岩和页岩层中水力裂缝在纵向上均呈条带状延伸,页岩层纵向沟通层理后在横向上呈面状展布;受层理限制页岩层压裂缝高度最小,砂岩层主裂缝高度较大,砂岩、页岩两层同时压裂纵向连通后缝高延伸最大;优选砂岩、页岩界面强度高的层位射孔,提高压裂排量能够增加缝高延伸能力,实现页岩油多储集层穿层压裂增产改造的目标。 展开更多
关键词 页岩油 多储集层 穿层压裂 裂缝扩展 内聚力单元
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复合材料单搭接胶接接头低速冲击数值模拟 被引量：14
2
作者 罗书舟 陈超 +1 位作者 伍乾坤 胡德安 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期142-148,186,共8页
数值模拟研究了不同胶胶接的HTS40/977-2碳纤维层合板单搭接胶接接头低速冲击性能。对HTS40/977-2层合板冲击过程进行仿真,与实验对比验证了HTS40/977-2层合板材料参数的有效性。采用基于Hashin准则的本构关系模拟层合板面内损伤,采用... 数值模拟研究了不同胶胶接的HTS40/977-2碳纤维层合板单搭接胶接接头低速冲击性能。对HTS40/977-2层合板冲击过程进行仿真,与实验对比验证了HTS40/977-2层合板材料参数的有效性。采用基于Hashin准则的本构关系模拟层合板面内损伤,采用内聚力单元模拟层合板的层间分离和胶层的失效,分别建立了Araldite AV138、Araldite2015和Sikaforce 7752三种不同胶胶接接头低速冲击有限元模型,研究了胶接接头在3 J和4 J能量冲击下的失效模式和能量吸收。在失效模式方面,发现Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752三种胶接接头胶层的失效模式分别为胶层完全失效、胶层部分失效和胶层未失效,三种胶接接头都出现了不同程度的层合板层间损伤,并且层间损伤依次减小。在能量吸收方面,3J能量冲击下Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752吸收能量分别为2. 73 J、2. 06 J、1. 67 J,4 J能量冲击下吸收能量分别为2. 91 J、2. 49 J、2. 26 J。仿真结果表明,在低速冲击载荷下胶接接头的失效模式和能量吸收与胶的属性密切相关。胶的韧度越低,接头损伤越严重,能量吸收越多;胶的韧度越高,接头抵抗损伤的能力越强。研究可为复合材料胶接设计与分析提供参考。 展开更多
关键词 复合材料 胶接 低速冲击 Hashin准则 内聚力单元 有限元模型
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考虑界面效应的复合泡沫塑料弹性性能数值仿真预测与试验研究 被引量：9
3
作者 喻明 朱平 马颖琦 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期225-232,共8页
通过对不同空心陶瓷微珠含量的环氧基复合泡沫塑料进行准静态拉伸实验,研究了填充微珠的体积分数对复合泡沫塑料弹性模量和泊松比的影响。基于其细观结构特征,利用三维立方单胞有限元模型模拟了细观应力/应变场;将内聚力单元引入细观有... 通过对不同空心陶瓷微珠含量的环氧基复合泡沫塑料进行准静态拉伸实验,研究了填充微珠的体积分数对复合泡沫塑料弹性模量和泊松比的影响。基于其细观结构特征,利用三维立方单胞有限元模型模拟了细观应力/应变场;将内聚力单元引入细观有限元模型,以此来模拟空心微珠与基体材料之间界面相的力学行为。将有限元预测结果以及两种传统的细观解析法与实验数据对比,发现基于界面理想粘接假设的有限元模型和传统细观解析法均过高估计了复合泡沫塑料的弹性模量和泊松比;复合泡沫塑料的弹性性能强烈地依赖于界面相的力学性质,只有考虑界面效应的细观有限元模型才能给出较为精确的预测,从而验证了文中细观建模方法的合理性。 展开更多
关键词 复合泡沫塑料 计算细观力学 界面相 内聚力单元 有限元法
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短纤维插层对亚麻纤维增强复合材料层间增韧效果的实验与数值仿真研究
4
作者 于本泽 李岩 +1 位作者 涂昊昀 章中森 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期183-196,共14页
本文分别通过双悬臂梁(DCB)实验与数值模拟,研究了不同短纤维插层(包括短纤维种类、短纤维长度与插层面密度)对亚麻纤维增强复合材料I型层间断裂韧性的影响规律.DCB试验结果表明,当插层为5mm长度、25g/m^(2)面密度的短碳纤维插层时,复... 本文分别通过双悬臂梁(DCB)实验与数值模拟,研究了不同短纤维插层(包括短纤维种类、短纤维长度与插层面密度)对亚麻纤维增强复合材料I型层间断裂韧性的影响规律.DCB试验结果表明,当插层为5mm长度、25g/m^(2)面密度的短碳纤维插层时,复合材料1型层间断裂韧性达到2.322kJ/m^(2),取得最大提升幅度80.7%,短纤维桥联与亚麻连续纤维多层级破坏为其主要增韧机理。在此基础上,采用五参数控制的三线性内聚力单元,建立了数值仿真模型。实验与数值模拟结果的对比分析揭示了短纤维插层属性与内聚力模型参数之间的定量关系,可为植物纤维增强复合材料短纤维插层增韧设计提供参考依据. 展开更多
关键词 纤维增强复合材料 内聚力模型 层间断裂韧性 连续纤维 增韧机理 内聚力单元 实验与数值模拟 插层
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基于ABAQUS对钢纤维混凝土界面强度分析 被引量：7
5
作者 刘韡 郭银波 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期65-72,99,共9页
钢纤维对混凝土的增强效果与钢纤维-混凝土基体界面过渡区的黏结性能密切相关,因此界面过渡区的力学性能研究在钢纤维混凝土结构设计中一直是重要的研究课题。为了研究钢纤维与混凝土之间界面过渡区的力学性能,应用混凝土损伤塑性模型(... 钢纤维对混凝土的增强效果与钢纤维-混凝土基体界面过渡区的黏结性能密切相关,因此界面过渡区的力学性能研究在钢纤维混凝土结构设计中一直是重要的研究课题。为了研究钢纤维与混凝土之间界面过渡区的力学性能,应用混凝土损伤塑性模型(CDP模型)和内聚力单元,建立了含有界面的钢纤维混凝土二维模型,得到了黏结应力滑移曲线与计算的黏结应力滑移4段式模型曲线吻合较好,说明了模型的合理性。应用此模型对钢纤维混凝土界面进行了抗剪强度和抗拉强度研究,分析了混凝土基体和界面损伤、破坏过程。结果表明:界面强度对钢纤维混凝土的力学性能影响显著,钢纤维混凝土界面的抗剪强度在1.35f_(tk)左右、抗拉强度在1.07f_(tk)左右,钢纤维和混凝土的黏结效果最好,承载能力最强;随着界面强度的增加,由界面失效逐渐转变为混凝土基体失效;当界面抗剪强度在0.84f_(tk)~1.40f_(tk)之间,钢纤维混凝土主要是界面发生失效,但混凝土基体也有微弱的刚度退化;当界面抗拉强度在0.79f_(tk)~1.07f_(tk)之间,钢纤维混凝土的界面有刚度退化,但主要是混凝土基体发生失效。通过数值分析得到的结果,可为实际工程中钢纤维混凝土的界面黏结优化设计提供参考。 展开更多
关键词 桥梁工程 界面强度 有限元模拟 钢纤维混凝土 内聚力单元 CDP模型 刚度退化
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桥上CRTSⅡ型板式无砟轨道温度力释放整治研究 被引量：7
6
作者 钟阳龙 朱建华 +4 位作者 高亮 宋天昊 赵闻强 仝凤壮 黄伊琛 《铁道工程学报》 EI 北大核心 2021年第5期36-40,64,共6页
研究目的:为从根本上解决CRTSⅡ型板式无砟轨道在冬季离缝夏季上拱问题,本文提出具有可行性的将纵连式轨道结构解锁成全单元结构的温度力释放方案,引入内聚力单元和混凝土损伤塑性本构建立无砟轨道温度力释放分析模型,分析不同整治方案... 研究目的:为从根本上解决CRTSⅡ型板式无砟轨道在冬季离缝夏季上拱问题,本文提出具有可行性的将纵连式轨道结构解锁成全单元结构的温度力释放方案,引入内聚力单元和混凝土损伤塑性本构建立无砟轨道温度力释放分析模型,分析不同整治方案的温度适应性,并设计全单元方案的纵横向限位方式。研究结论:(1)弱纵连方案存在轨道结构上拱病害隐患,不能有效地释放轨道结构的温度力;(2)全单元结构能够很好地适应极端温度条件,是一种可行的温度力释放方案;(3)采用全单元方案进行解锁后的轨道结构能够很好地保证横向稳定性,采取灌浆孔植入钢棒方式能保证良好的纵向稳定性;(4)本研究成果可为无砟轨道上拱病害整治提供借鉴和参考。 展开更多
关键词 高速铁路 无砟轨道 上拱 温度力释放 内聚力单元
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基于扩展有限元、内聚力单元和单元失效的受弯钢筋混凝土梁数值模拟分析
7
作者 陈少华 齐益 李双江 《常州工学院学报》 2024年第3期31-38,共8页
利用Abaqus中扩展有限元法、内聚力单元和显示动力分析模块下单元失效分析钢筋混凝土梁的受弯响应,对比混凝土4点受弯梁试验和有限元分析的整体性能、损伤与失效,提出混凝土的精细化建模方法。根据模拟结果可知:扩展有限元法和内置内聚... 利用Abaqus中扩展有限元法、内聚力单元和显示动力分析模块下单元失效分析钢筋混凝土梁的受弯响应,对比混凝土4点受弯梁试验和有限元分析的整体性能、损伤与失效,提出混凝土的精细化建模方法。根据模拟结果可知:扩展有限元法和内置内聚力单元模拟混凝土整体性能和拉裂行为精度较高;扩展有限元法模拟的混凝土裂纹扩展路径自由,适合对受力或相互作用复杂的混凝土进行精细化建模与损伤分析;内置内聚力单元的裂纹形成与扩展依赖单元网格密度与形状,适合在相关理论成熟或试验数据全面的基础上做影响参数分析;设置单元失效准则可同时模拟混凝土的压溃和拉裂行为,但损伤发展较快,精度偏低。 展开更多
关键词 混凝土损伤 扩展有限元 内聚力单元 单元失效 钢筋混凝土梁
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基于Voronoi理论的铝合金裂纹萌生寿命仿真分析 被引量：2
8
作者 潘微 龙安林 +3 位作者 邹羽 李杰 李春明 王芳丽 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第8期160-162,175,共4页
铝合金作为飞机上广泛应用的金属材料,其裂纹萌生寿命往往很难通过试验预测,针对三维铝合金多晶体基于Voronoi理论建立了其数学模型和有限元模型,用来表征大小、形状随机分布且各向异性的多晶体特性,在细观尺度上,通过晶体塑性有限元分... 铝合金作为飞机上广泛应用的金属材料,其裂纹萌生寿命往往很难通过试验预测,针对三维铝合金多晶体基于Voronoi理论建立了其数学模型和有限元模型,用来表征大小、形状随机分布且各向异性的多晶体特性,在细观尺度上,通过晶体塑性有限元分析方法在ABAQUS软件中对6111-T4铝合金多晶体进行单轴微拉伸数值模拟,分析了多晶体的应力应变分布情况,最后通过双线性内聚力本构关系建立了三维多晶体的疲劳退化和损伤演化细观模型,实现了微观尺度疲劳载荷作用下铝合金多晶体的裂纹扩展行为模拟,并给出了6111-T4铝合金多晶体的疲劳裂纹萌生寿命,结果表明,通过仿真分析得到的铝合金多晶体裂纹扩展路径与试验中扩展路径相似,该方法可以预测铝合金裂纹萌生寿命。 展开更多
关键词 裂纹萌生寿命 VORONOI 晶体塑性有限元 内聚力单元 疲劳退化
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基于内聚力单元的石拱桥数值模拟
9
作者 邹金粟 王柏生 《低温建筑技术》 2024年第1期37-41,共5页
古石拱桥一般由块石砌筑而成,材料有明显的非匀质性,且古石拱桥在长期荷载作用下很容易产生累计变形改变拱圈几何形状,进而影响其结构受力,采用传统整体式有限元模型很难准确模拟古石拱桥的受力性能。因此,为精确模拟古石拱桥实际受力状... 古石拱桥一般由块石砌筑而成,材料有明显的非匀质性,且古石拱桥在长期荷载作用下很容易产生累计变形改变拱圈几何形状,进而影响其结构受力,采用传统整体式有限元模型很难准确模拟古石拱桥的受力性能。因此,为精确模拟古石拱桥实际受力状态,分析承载力影响因素,采用参数化建模的方法建立两相数值模型,用内聚力单元模拟材料非线性,并通过自编程序引入初始缺陷。分析了几何参数及材料参数对拱桥承载能力和破坏模式的影响。结果表明几何参数与材料参数显著影响结构的承载能力和破坏模式,为石拱桥的设计及修复、加固工作提供依据。 展开更多
关键词 石拱桥 初始缺陷 两相数值模型 内聚力单元
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预应力钢-竹组合工字形梁受弯性能有限元分析
10
作者 王会芳 茅鸣 +2 位作者 张振文 童科挺 李玉顺 《工业建筑》 2024年第4期126-133,共8页
采用有限元软件ABAQUS对预应力钢-竹组合工字形梁的受弯性能进行了三维非线性有限元分析,模型中考虑了重组竹的各向异性和屈服准则,引入内聚力单元模拟了钢-竹界面的黏结滑移,并将模拟结果与试验结果进行了对比,探讨了预应力大小对组合... 采用有限元软件ABAQUS对预应力钢-竹组合工字形梁的受弯性能进行了三维非线性有限元分析,模型中考虑了重组竹的各向异性和屈服准则,引入内聚力单元模拟了钢-竹界面的黏结滑移,并将模拟结果与试验结果进行了对比,探讨了预应力大小对组合梁受弯性能的影响规律。结果表明:模拟与试验中,预应力钢-竹组合工字形梁的破坏特征及荷载-挠度曲线基本一致,容许承载力及最大跨中挠度吻合较好;配置预应力筋可提高组合梁的刚度,但随着预应力值的增大,组合梁刚度无明显变化,而极限承载力及变形能力提高,钢-竹界面胶层破坏情况延缓,当预应力过大时会导致组合梁钢-竹界面过早脱胶、极限承载力降低,为了满足承载能力和变形性能的要求,建议预应力施加值为普通钢-竹组合工字形梁的容许承载力值。 展开更多
关键词 预应力钢-竹组合工字形梁 受弯性能 有限元分析 各向异性 内聚力单元
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计及层内和层间的L形层合板失效的数值研究
11
作者 王宇轩 曹东风 +1 位作者 胡海晓 李书欣 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第3期43-53,共11页
民用复合材料飞机中,L形层合板是最常见也是最关键的元件,研究其失效机制对飞机结构安全至关重要。层内基体裂纹扩展和层间分层失效是L形复合材料层合板最关键的两种失效机制,这两种失效机制可能同时发生并且存在耦合作用。本文提出两... 民用复合材料飞机中,L形层合板是最常见也是最关键的元件,研究其失效机制对飞机结构安全至关重要。层内基体裂纹扩展和层间分层失效是L形复合材料层合板最关键的两种失效机制,这两种失效机制可能同时发生并且存在耦合作用。本文提出两套数值分析模型,用于描述L形复合材料层合板的失效过程。模型Ⅰ在L形板的弧形区域层间布置零厚度内聚力单元用于模拟分层,同时在90°层内铺设径向零厚度内聚力单元用于模拟基体裂纹。模型Ⅱ采用XFEM方法模拟基体裂纹的萌生和扩展,采用内聚力行为方法模拟分层。通过与试验进行对比,验证了本文方法的可行性。同时,对两套模型在失效模式和关键载荷预测等方面的能力和优缺点进行评价。结果表明,两套模型都能描述基体裂纹和分层的扩展及二者的耦合作用。模拟分析所得到的失效模式与试验结果一致,同时预测的初始失效载荷和最大失效载荷也与试验结果吻合良好。 展开更多
关键词 L形层合板 层内裂纹 分层 扩展有限元 内聚力单元 复合材料
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层合板干涉螺接分层损伤及其临界干涉量 被引量：6
12
作者 宋丹龙 张开富 +1 位作者 钟衡 李原 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期1677-1688,共12页
复合材料层合板的干涉配合连接具有优越的性能,是飞机复合材料结构连接的发展趋势。然而,层合板在干涉连接过程中易出现分层损伤。针对以上问题,采用理论建模与有限元模拟方法研究了碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板干涉螺接过程... 复合材料层合板的干涉配合连接具有优越的性能,是飞机复合材料结构连接的发展趋势。然而,层合板在干涉连接过程中易出现分层损伤。针对以上问题,采用理论建模与有限元模拟方法研究了碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)层合板干涉螺接过程中的分层损伤及其临界干涉量。首先,对CFRP层合板的干涉螺接工艺过程和分层损伤进行力学行为分析;然后,基于虚功原理,建立了各层界面的分层损伤临界轴向力计算模型,结合插钉力与干涉量间的关系,建立临界干涉量的预测模型,求得分层损伤的临界干涉量;最后,采用ABAQUS有限元软件对CFRP层合板干涉螺接过程进行数值模拟,应用内聚力单元建立层合板层间界面,模拟了CFRP层合板在不同干涉量时的分层损伤机理,并通过扫描电子显微镜(SEM)实验观测了细观分层损伤。研究结果显示:干涉量是影响CFRP层合板分层损伤的主要工艺参数;层合板中越靠下边的层间界面,其不产生分层损伤的临界轴向力和临界干涉量越小,即越容易产生分层损伤。 展开更多
关键词 CFRP 干涉配合 分层 有限元分析 内聚力单元 临界干涉量
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结构胶与螺栓混合连接的型钢-胶合木组合梁受力性能研究
13
作者 陈智强 廖文远 +3 位作者 戴必辉 周翔 余国伟 储宗瑞 《中国科技论文》 CAS 2024年第3期313-322,共10页
为了研究螺栓连接及结构胶+螺栓复合连接方式下型钢-胶合木组合梁的受力性能,通过建立有限元三维实体模型进行参数化分析,改变螺栓间距、设置加劲肋及翼缘连接方式等参数,研究其对组合梁刚度、承载力和变形能力的影响规律和破坏机制。... 为了研究螺栓连接及结构胶+螺栓复合连接方式下型钢-胶合木组合梁的受力性能,通过建立有限元三维实体模型进行参数化分析,改变螺栓间距、设置加劲肋及翼缘连接方式等参数,研究其对组合梁刚度、承载力和变形能力的影响规律和破坏机制。结果表明:钢-胶合木组合梁的破坏特征主要包括端部界面脱胶翘起、螺栓剪切及翼缘木材螺孔塑性变形和钢板局部屈曲;在组合梁上下翼缘外表面受拉压应力集中现象较为明显,施加荷载过程中,螺栓孔洞处会改变临近钢材和木材应力应变传递和分布路径,且容易首先发生屈服破坏;结构胶+螺栓复合连接可以有效增强组合梁的整体刚度,屈服荷载增幅为30.65%,可充分发挥翼缘承载能力。 展开更多
关键词 钢-胶合木组合梁 胶螺连接 内聚力单元 受力性能 参数分析
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商用车复合材料传动轴力学特性
14
作者 胡耀鹏 尹长城 +1 位作者 朱大松 刘馨竹 《湖北汽车工业学院学报》 2024年第3期8-14,共7页
通过计算确定了复合材料传动轴载荷,采用Abaqus建立了传动轴有限元模型。基于有限元法对复合材料传动轴、复合材料与金属混合传动轴、金属传动轴分别进行了静力分析、模态分析、屈曲分析,并对计算结果进行了校核。在此基础上,建立复合... 通过计算确定了复合材料传动轴载荷,采用Abaqus建立了传动轴有限元模型。基于有限元法对复合材料传动轴、复合材料与金属混合传动轴、金属传动轴分别进行了静力分析、模态分析、屈曲分析,并对计算结果进行了校核。在此基础上,建立复合材料传动轴与混合轴的Isight模型,基于正交设计方法进行方案优化。优化后的方案提高了2种传动轴的扭转强度、扭转刚度、一阶弯曲固有频率和复合材料传动轴的屈曲扭矩值。利用Abaqus内聚力单元模拟胶层,通过分析胶接的参数,设计了复合材料的胶接接头。 展开更多
关键词 复合材料传动轴 屈曲扭矩 正交设计 内聚力单元
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梯度晶粒结构材料拉伸断裂行为的晶体塑性有限元模拟
15
作者 王彪 王姝予 +3 位作者 熊宇凯 赵建锋 康国政 张旭 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2271-2281,共11页
梯度晶粒结构材料通过在材料内部构筑由纳米晶、细晶渐进过渡至粗晶的微结构,使其展现出诸多优异的力学性能,如高强度、高韧性和抗疲劳性等.工程材料在长期服役过程中,不可避免会发生疲劳和断裂,严重威胁材料的服役安全和使用寿命.相关... 梯度晶粒结构材料通过在材料内部构筑由纳米晶、细晶渐进过渡至粗晶的微结构,使其展现出诸多优异的力学性能,如高强度、高韧性和抗疲劳性等.工程材料在长期服役过程中,不可避免会发生疲劳和断裂,严重威胁材料的服役安全和使用寿命.相关实验研究报道了纳米晶材料具有沿晶断裂的特点,且抗断裂性能与晶粒尺寸相关,然而梯度晶粒结构材料具有复杂的晶粒尺寸分布,其断裂机理仍需进一步揭示.为此,基于晶体塑性有限元方法,将Cohesive单元植入有限元模型的多晶晶界处,分别模拟了均匀晶粒结构铜和梯度晶粒结构铜的单拉力学性能,并研究了预制裂纹对梯度晶粒结构材料裂纹扩展的影响.结果表明,所提出的晶体塑性本构模型结合晶界损伤机制可以有效模拟梯度晶粒结构材料的塑性变形以及裂纹扩展过程.在单轴拉伸变形下,梯度晶粒结构材料展现了应力与塑性应变的梯度分布特征.一方面,由于晶粒尺寸效应,尽管基体细晶区具有相对较低的流动应力,但是表层纳米晶强度高.此外,由于应变硬化能力的不同,尽管纳米晶区域表现出较低的塑性应变,但细晶区域呈现较高的塑性变形能力.因此,梯度晶粒结构通过强度与应变硬化能力的差异,有效地优化了强度与韧性的协同作用,从而增强了抵抗裂纹扩展的能力.纳米晶区域预制裂纹对梯度晶粒结构材料的强度影响较大,因此抑制纳米晶区域的裂纹萌生有助于晶粒结构材料的安全服役. 展开更多
关键词 梯度晶粒结构 晶体塑性有限元方法 内聚力单元 断裂行为
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脆性聚甲基丙烯酸甲酯板动态裂纹传播有限元模拟 被引量：4
16
作者 张振亚 麻鸳鸳 周风华 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期872-878,共7页
开发了包含内聚力单元模型的用户材料子程序,嵌入商用有限元软件ABAQUS,采用显式求解模块模拟预加载的脆性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板中动态裂纹传播行为。在模拟过程中采用了刚性线性衰减的内聚力准则,分别考虑了率无关和率相关两种情... 开发了包含内聚力单元模型的用户材料子程序,嵌入商用有限元软件ABAQUS,采用显式求解模块模拟预加载的脆性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板中动态裂纹传播行为。在模拟过程中采用了刚性线性衰减的内聚力准则,分别考虑了率无关和率相关两种情况。模拟结果表明:在相同的预加载荷下,采用率无关内聚力模型计算的裂纹传播速度在绝大部分情况下大于实验测试值,只在高速时二者基本一致;采用率相关内聚力模型,所得到的模拟结果与实验结果基本吻合,这说明率相关内聚力模型可以反映快速裂纹传播时的裂纹尖端复杂率过程。 展开更多
关键词 固体力学 内聚力单元 动态断裂 ABAQUS 聚甲基丙烯酸甲酯 率相关内聚力断裂模型
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钢纤维增强混凝土细观压缩断裂模拟与性能分析 被引量：1
17
作者 陶雪君 罗健林 +3 位作者 樊康鑫 陈杰 朱敏 高乙博 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第11期3884-3894,共11页
韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施,现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发,建立了SFRC三维细观模型,全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基... 韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施,现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发,建立了SFRC三维细观模型,全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基体之间的界面,研究钢纤维体积率V_(SF)、混凝土基体强度、骨料粒径对SFRC单轴压缩断裂性能的影响。结果表明:V_(SF)在0%~2.0%时,V_(SF)越大,SFRC抗裂性能越好,且残余应力更大;V_(SF)为2.0%时,SFRC应力较未加入钢纤维混凝土提高了60.64%;当基体强度增加时,SFRC的韧性也随之提高,C60、C80混凝土所对应的最大应力值与C40混凝土相比分别提高了66.48%、91.39%,SFRC的应力-步长曲线在弹性阶段变得更陡峭;骨料粒径在5~7 mm时,随着骨料粒径的增加,SFRC的抗裂性能显著增强。显然将分散、不定向的韧性钢纤维加入脆性混凝土基体中可有效增强混凝土设施的抗震韧性和抗裂性能。 展开更多
关键词 混凝土 细观模型 钢纤维增强混凝土 内聚力单元 抗裂性能 界面韧性
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航空复合材料纸蜂窝夹芯结构热成型开裂研究 被引量：1
18
作者 蔡豫晋 徐伟伟 +5 位作者 文友谊 向栋 李博 宋志梅 刘斌 徐绯 《航空工程进展》 CSCD 2023年第2期97-104,共8页
飞机复合材料芳纶纸蜂窝夹芯部件在热压罐成型时处于热—力耦合工况,在热成型过程中可能出现蜂窝开裂现象。通过试验获得蜂窝芯的拉、压、剪性能参数和芳纶纸的热性能参数,结合有限元分析和反演方法,对整体蜂窝夹芯部件的热—力顺序耦... 飞机复合材料芳纶纸蜂窝夹芯部件在热压罐成型时处于热—力耦合工况,在热成型过程中可能出现蜂窝开裂现象。通过试验获得蜂窝芯的拉、压、剪性能参数和芳纶纸的热性能参数,结合有限元分析和反演方法,对整体蜂窝夹芯部件的热—力顺序耦合和局部芯子抽真空导致的蜂窝胞元间压强差进行数值模拟。结果表明:成型过程中的热应力不会导致蜂窝胞元间胶层开裂,局部憋气的压强差可能导致蜂窝开裂;胶层部分破坏与胶层完全破坏所需的胞元间压强差的差值与胶层初始法向断裂应力正相关;胶层完全破坏所需的胞元间压强差随着受载胞元数量的增多而减小。 展开更多
关键词 蜂窝夹芯结构 热成型 开裂 有限元分析 内聚力单元
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支柱式绝缘子的粘结层脱粘失效仿真分析 被引量：5
19
作者 马艳枝 张艳红 刘占民 《电瓷避雷器》 CAS 北大核心 2016年第2期40-44,共5页
采用基于内聚力裂缝模型(CCM)的有限元分析方法,模拟支柱式绝缘子的不同结构界面的力学特性,仿真再现了绝缘子受弯矩外载下界面脱粘失效的过程,并研究了粘结界面力学性能对绝缘子整体承载力的影响。分析表明,粘结层开裂过程可分为界面... 采用基于内聚力裂缝模型(CCM)的有限元分析方法,模拟支柱式绝缘子的不同结构界面的力学特性,仿真再现了绝缘子受弯矩外载下界面脱粘失效的过程,并研究了粘结界面力学性能对绝缘子整体承载力的影响。分析表明,粘结层开裂过程可分为界面承载、界面开裂和裂纹扩展3个阶段;水泥粘结剂与金属基座的粘结层开裂时间早、脱粘速度快是绝缘子结构的薄弱环节;界面刚度、断裂能、极限强度的增加均能有效提高绝缘子的结构承载力,但随着承载力增加,破坏模型由界面脱粘变为水泥粘结剂受拉破坏。 展开更多
关键词 支柱式绝缘子 内聚力单元 界面开裂 失效仿真
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桩头静态劈裂技术应用与破裂机理 被引量：1
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作者 孔德森 齐睿 +1 位作者 张永娟 郭仁亮 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第17期7501-7508,共8页
为提高桩头静态劈裂技术在实际工程中的破桩效果,根据工程实际情况对现有技术方案做出优化,设计了“中心2孔+环布4孔”的布孔形式,并进行现场试验验证该方案的可行性,同时为深入研究桩头破裂机理,以试验参数为基准,采用Abaqus软件预插... 为提高桩头静态劈裂技术在实际工程中的破桩效果,根据工程实际情况对现有技术方案做出优化,设计了“中心2孔+环布4孔”的布孔形式,并进行现场试验验证该方案的可行性,同时为深入研究桩头破裂机理,以试验参数为基准,采用Abaqus软件预插内聚力单元进行数值仿真,对比研究了优化前后两种布设形式下模型的损伤开裂情况。研究结果表明:对于直径500 mm的灌注桩,采用“中心2孔+环布4孔”的布孔形式,在5 h左右能够使桩头完全劈裂,且表面大致呈“工”字形以5条裂纹发展,能取得较好的劈裂效果;静态劈裂过程,孔壁处最先产生损伤裂纹,并沿最大主应力方向延伸贯通,随后裂纹宽度不断增大,桩头劈裂;在靠近钢筋位置处布设劈裂孔,有利于减少钢筋的受力变形。研究成果为桩头静态劈裂技术方案的设计和优化提供参考。 展开更多
关键词 现场试验 静态劈裂 桩头破除 内聚力单元 混凝土损伤
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