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CFRP薄壁结构多尺度建模及耐撞性分析 被引量：1
1
作者 朱国华 竺森森 +2 位作者 胡珀 王振 赵轩 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期3626-3639,共14页
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有较高的比强度、比刚度及显著的轻量化效果,因此CFRP薄壁结构被作为能量吸收装置广泛应用于工程领域。以单向碳纤维复合材料为研究对象,利用扫描电镜获取其微观胞元结构参数及纤维体积分数,构建能够... 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有较高的比强度、比刚度及显著的轻量化效果,因此CFRP薄壁结构被作为能量吸收装置广泛应用于工程领域。以单向碳纤维复合材料为研究对象,利用扫描电镜获取其微观胞元结构参数及纤维体积分数,构建能够准确反映其微观形态的代表性体积单元(Representative volume element,RVE),通过加载周期性边界条件及单位载荷,获取材料宏观等效弹性参数,并开展实验验证。随后,开发基于微观力学的失效准则及损伤演化方程,并结合材料力学特点,构建CFRP宏观损伤模型,最终形成一套基于微观失效的多尺度损伤模型。在此基础上,对CFRP薄壁圆管在轴向准静态载荷下的压溃性能进行数值仿真,并与实验结果进行对比,验证了多尺度模型的仿真精度。最后,基于验证后的多尺度有限元模型,研究了碳纤维铺层角度及碳纤维体积分数对CFRP薄壁结构耐撞性的影响。结果表明:铺层角度和碳纤维体积分数对CFRP圆管耐撞性能具有较大影响。 展开更多
关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 耐撞性 多尺度分析 多尺度损伤模型 微观失效准则
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面向结构状态评估的多尺度损伤模型 被引量：5
2
作者 郭力 李兆霞 陈志文 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1047-1051,共5页
为了满足大跨结构健康监测和状态评估的需要,提出了计算结构损伤破坏的微宏观多尺度损伤模型.将结构微损伤变量定义为物质点处应力水平的函数,建立了非线性有限元模型,通过迭代求解来实现微损伤的耦合分析.为了考虑微损伤的累积效应,将... 为了满足大跨结构健康监测和状态评估的需要,提出了计算结构损伤破坏的微宏观多尺度损伤模型.将结构微损伤变量定义为物质点处应力水平的函数,建立了非线性有限元模型,通过迭代求解来实现微损伤的耦合分析.为了考虑微损伤的累积效应,将结构的宏观损伤定义为微损伤的空间统计平均,选取均匀化遍历函数作为微损伤的空间分布概率密度函数,建立了宏微观损伤的关联模式,通过响应等效的方法来验证宏微观损伤关联模式的有效性.计算结果表明:耦合迭代求解技术可以降低微损伤分析过程中的网格敏感性;结构在均匀化宏观损伤下的响应与在非均匀微损伤下的响应吻合良好.采用多尺度损伤模型,可以有效实现结构的局部微损伤向均匀化宏观损伤的等效转换,有助于提高面向结构状态评估的有限元模型的计算效率. 展开更多
关键词 多尺度损伤模型 结构状态评估 均匀化损伤 非线性有限元模型 网格敏感性
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描述微裂纹成核与扩展的疲劳损伤多尺度模型及其应用 被引量：3
3
作者 孙宾 李兆霞 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期333-338,共6页
利用多尺度模拟的方法建立了针对疲劳损伤累积过程中微裂纹成核与扩展阶段的疲劳损伤多尺度模型,对模型的有效性进行了实验验证,并将其应用于变幅疲劳载荷下某装甲车传动轴的疲劳寿命评估中.研究结果表明,所提模型能同时预测宏观尺度疲... 利用多尺度模拟的方法建立了针对疲劳损伤累积过程中微裂纹成核与扩展阶段的疲劳损伤多尺度模型,对模型的有效性进行了实验验证,并将其应用于变幅疲劳载荷下某装甲车传动轴的疲劳寿命评估中.研究结果表明,所提模型能同时预测宏观尺度疲劳损伤与细观尺度微裂纹的成核与扩展率,利用该模型所预测的宏观疲劳损伤值与实验所测值相符.该模型既能合理地描述宏观尺度下不同应力水平的疲劳损伤演化过程,又能综合反映细观尺度下微裂纹的成核与扩展行为.利用这种多尺度疲劳损伤模型可以预测结构在疲劳微裂纹成核与扩展阶段所消耗的疲劳寿命,为各类结构疲劳损伤累积过程评估和准确进行寿命预测提供了一种新途径. 展开更多
关键词 疲劳寿命 微裂纹 损伤变量 多尺度损伤模型 寿命预测
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基于局部均匀化多尺度方法的机织复合材料单轴拉伸力学行为研究
4
作者 员尔瑾 孙杰 +1 位作者 王开钰 蔡洪能 《热加工工艺》 北大核心 2024年第5期111-118,共8页
机织碳纤维增强树脂基复合材料在厚度方向存在纤维的相互交织,拥有较复杂的纤维空间结构,因此具有优异的比刚度和比强度。本文建立了平纹机织复合材料的“微观-介观-宏观”的多尺度有限元渐进损伤模型,并对介观模型中的各成分进行具有... 机织碳纤维增强树脂基复合材料在厚度方向存在纤维的相互交织,拥有较复杂的纤维空间结构,因此具有优异的比刚度和比强度。本文建立了平纹机织复合材料的“微观-介观-宏观”的多尺度有限元渐进损伤模型,并对介观模型中的各成分进行具有等效性能的局部均匀化简化。基于微观力学失效理论判断纤维/基体损伤起始,通过ABAQUS有限元分析平台,开发用户自定义的子程序VUMAT,对平纹机织复合材料进行拉伸力学行为和损伤机理分析。结果表明:在拉伸载荷模拟中纤维束树脂损伤最为严重,纤维失效发生在经向纤维束中,且外层损伤相较于内层更加严重。试验和数值分析的结果误差均在2%以内,表明多尺度渐进损伤模型的可靠性。 展开更多
关键词 平纹机织 局部均匀化 多尺度渐进损伤模型
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