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复合材料构件性能的细观元分析 被引量:12
1
作者 傅志平 曹志远 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第1期108-111,共4页
本文探讨了实现复合材料细观结构与宏观响应直接联系起来的计算方法——细观元方法。细观元法先进行宏观单元剖分,然后分析细观结构,将微结构物理量转化为结点量计算。该方法不增加自由度,但却使得微结构任意铺设方式和任意微小变化... 本文探讨了实现复合材料细观结构与宏观响应直接联系起来的计算方法——细观元方法。细观元法先进行宏观单元剖分,然后分析细观结构,将微结构物理量转化为结点量计算。该方法不增加自由度,但却使得微结构任意铺设方式和任意微小变化均能在宏观力学量上得到反映。 展开更多
关键词 细观 复合材料 层合板 细观结构 宏观响应
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由材料组分直接计算功能梯度复合材料开孔板宏观响应的跨尺度分析 被引量:9
2
作者 程红梅 曹志远 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期161-167,共7页
建议一种新颖的功能梯度构件分析的细观元法,给出了方法模型、基本算式及特点与功能。细观元法对构件的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料组分梯度变化,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上... 建议一种新颖的功能梯度构件分析的细观元法,给出了方法模型、基本算式及特点与功能。细观元法对构件的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料组分梯度变化,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上机计算。此法可实现材料细观结构到构件宏观响应的直接过渡分析,而计算单元与自由度又等同于常规有限元,为解决功能梯度构件宏观、细观跨尺度分析提供了一种有效工具。本文中直接从制备时给定材料组分分布出发计算构件宏观响应,给出了不同开孔形状与数量功能梯度板的力学量三维分布形态。 展开更多
关键词 功能梯度材料 三维分析 细观 材料组分 开孔板
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功能梯度材料构件三维分析的细观元模型 被引量:4
3
作者 曹志远 程红梅 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期392-396,共5页
提出一种新颖的功能梯度构件分析的细观元法,给出了方法模型、基本算式及特点与功能。细观元法对构件的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料特性梯度变化,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上... 提出一种新颖的功能梯度构件分析的细观元法,给出了方法模型、基本算式及特点与功能。细观元法对构件的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料特性梯度变化,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上机计算。这种细观元法既能充分反映材料功能梯度及组分变化特性,而其计算单元与自由度又与常规有限元一样,是一种针对功能梯度构件分析的有效数值方法。算例表明了细观元法对不同情况下功能梯度构件分析的适应性与精度。 展开更多
关键词 功能梯度材料 三维分析 细观 宏观
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复合材料构件的细观破坏、反演分析 被引量:3
4
作者 曹志远 唐寿高 付志平 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2002年第3期30-33,共4页
本文探讨一种将材料细观结构与构件宏观响应联系起来的直接算法。该法基于宏观计算,却给出细观力学量,并可反映材料细观结构特征,特别适用于复合材料构件的细观破坏与反演分析。
关键词 复合材料构件 细观破坏 反演分析 细观 位移模式
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反映材料微观结构效应的宏观动力特性分析 被引量:2
5
作者 曹志远 傅志平 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2002年第4期98-100,共3页
探讨了实现复合材料细观结构与构件宏观动力特性直接关联的细观元法。细观元法先进行宏观单元剖分 ,然后分析细观结构 ,将微结构力学量转化为宏观结点量计算。该方法不增加自由度 ,但使得微结构层次上任意铺设方式和任意微小变化均能在... 探讨了实现复合材料细观结构与构件宏观动力特性直接关联的细观元法。细观元法先进行宏观单元剖分 ,然后分析细观结构 ,将微结构力学量转化为宏观结点量计算。该方法不增加自由度 ,但使得微结构层次上任意铺设方式和任意微小变化均能在宏观动力特性上得到反映。 展开更多
关键词 微观结构效应 宏观动力特性 细观 复合材料
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复杂形状功能梯度板件的三维动力特性分析
6
作者 程红梅 曹志远 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期965-968,共4页
从细观力学角度出发根据材料细观组分分布对具有不同复杂形状功能梯度材料构件进行三维动力特性分析,并相应给出其三维固有频率及其基频对应的位移振型和应力振型沿厚度方向的三维分布。结果发现对同样材料细观组分分布的不同功能梯度结... 从细观力学角度出发根据材料细观组分分布对具有不同复杂形状功能梯度材料构件进行三维动力特性分析,并相应给出其三维固有频率及其基频对应的位移振型和应力振型沿厚度方向的三维分布。结果发现对同样材料细观组分分布的不同功能梯度结构,其固有频率和相应的振型分布均有很大差异。此结果为建立专门的功能梯度板壳理论提供定量的资料依据。 展开更多
关键词 功能梯度材料 细观 组分 复杂形状板件
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复杂构造系统破坏与抑制分析
7
作者 曹志远 傅志平 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 1999年第a01期136-140,共5页
本文将超级元法思想应用于具有复杂细观构造的复合材料层合板的破坏过程分析与破坏抑制计算。形成一种细观元法,具有简易,实用和大规模节省计算工作量显著特点,并根据很地反映了复合材料构件的破坏特征。
关键词 细观 复杂结构 破坏 抑制 有限 复合材料
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复杂结构材料构件细观反分析
8
作者 朱红武 曹志远 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 1999年第2期100-103,共4页
复合材料作为一种具有复杂结构的新型材料,其主要优点和特点在于其内部结构可设计性。本文利用细观元方法将宏单元剖分和细观结构分析结合起来,不增加自由度数,却能使微结构的变化在宏观力学响应上得到直接反映。在细观元方法的基础... 复合材料作为一种具有复杂结构的新型材料,其主要优点和特点在于其内部结构可设计性。本文利用细观元方法将宏单元剖分和细观结构分析结合起来,不增加自由度数,却能使微结构的变化在宏观力学响应上得到直接反映。在细观元方法的基础上引入反分析技术,就能实现具有复杂结构材料件在细观层次上单参数反演与识别。 展开更多
关键词 复杂结构 细观 反分析 复合材料
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化学混沌与BZ反应的细观元胞自动机模拟 被引量:5
9
作者 李才伟 吴金平 《计算机与应用化学》 CAS CSCD 2000年第6期489-493,共5页
将所提出的细观元胞自动机应用于化学混沌与BZ反应的计算机模拟 ,分别制定了 8组分和 5组分系统中粒子随机运动和反应碰撞的演化规则 ,建立了Willamowski Rossler化学混沌与Belousov Zhabotinski反应的二维元胞自动机模型 。
关键词 细观胞自动机 化学混沌 BZ反应 计算机模拟
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冲击荷载作用下岩石动态力学特性及破裂特征研究 被引量:87
10
作者 李晓锋 李海波 +4 位作者 刘凯 张乾兵 邹飞 黄理兴 ZHAO Jian 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2393-2405,共13页
采用分离式霍布金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验系统对灰岩,白云岩和砂岩3类岩石进行动态冲击试验,得到岩石的动强度因子,耗散能密度及破碎尺寸与应变率的变化关系。在此基础上结合晶体离散元方法,采用高分辨率扫描和... 采用分离式霍布金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验系统对灰岩,白云岩和砂岩3类岩石进行动态冲击试验,得到岩石的动强度因子,耗散能密度及破碎尺寸与应变率的变化关系。在此基础上结合晶体离散元方法,采用高分辨率扫描和图像处理技术建立了晶体尺度试样模型,研究岩石材料高应变率力学特性和损伤特征。通过与室内SHPB试验对比,验证数值模拟的准确性。结果表明:岩石材料的动态屈服强度具有明显的率相关性,但弹性模量没有随应变率的增加而显著增加;在高应变率下,材料的动强度因子与应变率更符合Ханукаев公式;随着应变率的增加,岩石的破坏形态出现完整型→劈裂破坏→粉碎性破坏转化,这是由细观裂纹的激活数目以及裂纹间的相互作用关系所决定的。裂纹密度的变化和扩展路径的选择是材料动断裂机制,其宏观表现为材料的率效应和破碎成形。 展开更多
关键词 岩石力学 分离式霍布金斯压杆 率效应 细观离散 动态损伤及破碎
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蜂窝夹芯板的热学与力学特性分析 被引量:31
11
作者 唐羽烨 薛明德 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期130-136,共7页
采用细观力学的分析方法, 从蜂窝夹芯复合材料板中选取代表性的细观胞元, 应用周期性条件、三维有限元方法分析了细观胞元的温度场和应力场, 计算得到宏观热学与力学参数, 还考虑了蜂窝芯内部的辐射换热, 讨论了蜂窝芯对夹芯板宏观导热... 采用细观力学的分析方法, 从蜂窝夹芯复合材料板中选取代表性的细观胞元, 应用周期性条件、三维有限元方法分析了细观胞元的温度场和应力场, 计算得到宏观热学与力学参数, 还考虑了蜂窝芯内部的辐射换热, 讨论了蜂窝芯对夹芯板宏观导热系数、刚度及热膨胀系数的影响。结果表明: 沿厚度方向导热系数与传统算法比较有较大差异, 刚度参数除D12外都可以由传统公式近似, 而计算热膨胀系数时不能忽略芯层热膨胀的影响。 展开更多
关键词 蜂窝夹芯板 细观 热学与力学参数 有限 内部辐射
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混凝土直拉、劈拉、弯拉强度关系的试验与仿真研究 被引量:14
12
作者 武明鑫 张楚汉 陈振富 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期981-988,共8页
为研究混凝土直拉、劈拉、弯拉强度关系,本文采用静动力试验和数值仿真方法进行对比研究。静力试验中使用液压伺服机完成轴向拉伸、劈裂抗拉和弯曲试验,得到3种抗拉强度关系。试验结果表明直拉强度和劈拉强度相近,低于弯拉强度,符合基... 为研究混凝土直拉、劈拉、弯拉强度关系,本文采用静动力试验和数值仿真方法进行对比研究。静力试验中使用液压伺服机完成轴向拉伸、劈裂抗拉和弯曲试验,得到3种抗拉强度关系。试验结果表明直拉强度和劈拉强度相近,低于弯拉强度,符合基于大量试验结果总结的经验关系。数值研究基于混凝土细观颗粒元模型对不同抗拉强度进行仿真,数值结果和试验结果符合良好,并证明受拉断面受力不均匀是弯拉强度高于直拉和劈拉强度的原因。此外,基于该模型进行不同速率的动力加载,得到直拉、劈拉和弯拉强度的率效应——动力增强系数,并和相应的动力试验结果进行了对比。弯拉强度的应变率效应高于直拉和劈拉强度,原因是在动力弯曲试验中动能、摩擦能等其他耗能大幅增加。 展开更多
关键词 混凝土 抗拉强度 试验方法 率相关 细观颗粒
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三维编织复合材料制件的细观单胞元分析 被引量:12
13
作者 修英姝 陈利 李嘉禄 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期63-66,共4页
 讨论了实现三维编织复合材料细观结构与宏观响应直接相关连的计算方法——细观单胞元法。该方法采用细观结构单胞作为离散单元对三维编织复合材料制件进行宏观网格剖分,在细观结构分析的基础上,将微结构上的物理量转换为细观单胞元的...  讨论了实现三维编织复合材料细观结构与宏观响应直接相关连的计算方法——细观单胞元法。该方法采用细观结构单胞作为离散单元对三维编织复合材料制件进行宏观网格剖分,在细观结构分析的基础上,将微结构上的物理量转换为细观单胞元的宏观节点变量,建立了细观单胞元刚度矩阵的求解方法。数值结果表明,该方法能反映细观结构参数的变化对材料宏观物理量的影响。 展开更多
关键词 编织复合材料 有限 细观单胞
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层状岩石细观构造表征及劈拉受载各向异性行为研究 被引量:12
14
作者 唐欣薇 黄文敏 +1 位作者 周元德 张楚汉 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期153-160,共8页
层状岩石结构内部矿物之间的定向排列与胶结作用形成不同构造方向的细观结构,使岩石变形破裂及其力学性能存在明显的各向异性。该文以板岩为研究对象,通过构建空间相关函数,建立可表征不同片理方向的岩石细观颗粒离散元模型。基于细观... 层状岩石结构内部矿物之间的定向排列与胶结作用形成不同构造方向的细观结构,使岩石变形破裂及其力学性能存在明显的各向异性。该文以板岩为研究对象,通过构建空间相关函数,建立可表征不同片理方向的岩石细观颗粒离散元模型。基于细观力学参数反演,针对不同片理角度(θ)的巴西劈裂试验开展数值仿真分析,对板岩的各向异性行为进行了研究。结果表明,由于岩石受内部片理构造的影响,在劈拉荷载作用下,呈现三种破坏模式,当θ≤30°时主要发生矿物颗粒之间的拉伸破坏,当θ=45°~75°时为剪切与拉伸共同作用产生的破坏,当θ>75°时为沿着片理面的拉伸破坏;岩样破坏所耗能量及劈拉强度随片理角度的增大而逐渐降低。该文提出的方法能较好地模拟层状岩石的各向异性力学特征及变形破裂规律,与试验结果表现出良好的一致性。 展开更多
关键词 层状岩石 各向异性 空间相关特征 巴西劈裂 细观离散
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基于细观颗粒离散元的花岗岩劈拉破损行为研究 被引量:7
15
作者 康政 唐欣薇 周小文 《地下空间与工程学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期1093-1100,共8页
由于试件制备简单、试验便于操作,巴西劈裂试验被广泛用于测量岩石的抗拉强度,但试验结果易受细观结构、平台中心角、端部摩擦等因素影响.针对上述问题,本文对花岗岩进行矿物成分鉴定,采用数字图像技术表征试件的真实结构,建立了颗粒离... 由于试件制备简单、试验便于操作,巴西劈裂试验被广泛用于测量岩石的抗拉强度,但试验结果易受细观结构、平台中心角、端部摩擦等因素影响.针对上述问题,本文对花岗岩进行矿物成分鉴定,采用数字图像技术表征试件的真实结构,建立了颗粒离散元的岩石细观力学模型,利用该模型对花岗岩的劈拉试验进行了数值仿真,并通过开展相应的试验论证了模型的可靠性.同时,基于数值模型研究了平台中心角以及加载端部边界效应对花岗岩劈拉破坏的影响.研究表明,随着平台中心角的增大,花岗岩试件中心的拉应力降低,压、拉应力比增大,中心角取20°-30°为宜;此外,端部摩擦效应随着平台中心角的增大而增大,当中心角小于30°时,端部摩擦影响较小,可忽略不计. 展开更多
关键词 平台巴西试验 数字图像处理 细观离散 平台中心角 端部效应
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冲击荷载作用下脆性孔洞材料崩塌数值模拟分析 被引量:5
16
作者 徐松林 郭庆海 +1 位作者 唐志平 胥建龙 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期955-962,共8页
根据 Carrol-Holt 假定,将脆性孔洞材料崩塌分析模型简化为中空的球体。采用基于细观动力学的三维离散元方法初步分析了不同孔洞率此模型的崩塌过程,并发现孔洞率控制材料的崩塌行为。考虑到脆性材料的内部缺陷主要为孔洞和裂纹,对总缺... 根据 Carrol-Holt 假定,将脆性孔洞材料崩塌分析模型简化为中空的球体。采用基于细观动力学的三维离散元方法初步分析了不同孔洞率此模型的崩塌过程,并发现孔洞率控制材料的崩塌行为。考虑到脆性材料的内部缺陷主要为孔洞和裂纹,对总缺陷率为 10.5%,而孔洞和裂纹含量不同的情况进行分析,研究这 2 种缺陷在脆性材料崩塌中的作用。研究结果表明,裂纹的含量影响材料发生崩塌的临界荷载,材料在崩塌过程中的体积压缩主要源于孔洞。 展开更多
关键词 数值分析 冲击动力学 脆性孔洞材料 细观离散方法 裂纹
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混凝土楔入劈拉和三点弯曲断裂过程的细观数值模拟 被引量:7
17
作者 王思莹 王立成 王文斌 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期321-327,342,共8页
基于离散元思想和Voronoi单元划分技术,利用混凝土细观刚体弹簧元模型,开展了混凝土楔入劈拉试件和三点弯曲切口梁的断裂过程数值仿真分析。从裂缝开展过程、试件破坏形态、荷载-张口位移曲线(P-CMOD)和断裂能等方面,将数值分析结果与... 基于离散元思想和Voronoi单元划分技术,利用混凝土细观刚体弹簧元模型,开展了混凝土楔入劈拉试件和三点弯曲切口梁的断裂过程数值仿真分析。从裂缝开展过程、试件破坏形态、荷载-张口位移曲线(P-CMOD)和断裂能等方面,将数值分析结果与已有的试验结果进行了对比。结果表明,细观刚体弹簧元法较准确地模拟了混凝土楔入劈拉试件和三点弯曲切口梁断裂过程。最后,分析了缝高比和骨料体积含量对混凝土断裂过程的影响规律,发现断裂能随骨料体积含量呈单调递增趋势。 展开更多
关键词 细观刚体弹簧 楔入劈拉 三点弯曲切口梁 断裂能 骨料体积含量
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镍基单晶合金高温蠕变筏化模型研究 被引量:5
18
作者 曹娟 王延荣 石多奇 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1691-1698,共8页
基于细观两相胞元结构的滑移本构模型,引入高温蠕变筏化机制,并与三维胞元应力应变解析模型结合,模拟了DD3在1 223 K和SRR99在1 123 K及1 253 K下的蠕变筏化.在胞元应力模型中引入细观尺寸变化,提出了判断γ′筏化类型和方向的准则,定... 基于细观两相胞元结构的滑移本构模型,引入高温蠕变筏化机制,并与三维胞元应力应变解析模型结合,模拟了DD3在1 223 K和SRR99在1 123 K及1 253 K下的蠕变筏化.在胞元应力模型中引入细观尺寸变化,提出了判断γ′筏化类型和方向的准则,定量模拟了γ′的高温筏化过程.结果表明:本模型对筏化方向的判断和筏化过程的模拟与试验相吻合,筏化模型的引入使基于细观胞元结构的滑移本构模型可以较准确地模拟单晶材料的高温蠕变行为. 展开更多
关键词 镍基单晶 细观结构 筏化
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混凝土受拉动态破坏过程的细观数值方法研究
19
作者 尹相振 王立成 鲍玖文 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第3期365-372,共8页
混凝土在宏观层次上属于各向同性材料,但在细观层次上可视为由粗骨料、砂浆以及二者界面组成的三相非均质复合材料。混凝土是一种典型的率敏感材料,不同应变率水平下存在不同的强度增长机制。从混凝土细观结构出发,提出了混凝土动态受... 混凝土在宏观层次上属于各向同性材料,但在细观层次上可视为由粗骨料、砂浆以及二者界面组成的三相非均质复合材料。混凝土是一种典型的率敏感材料,不同应变率水平下存在不同的强度增长机制。从混凝土细观结构出发,提出了混凝土动态受力分析的刚体弹簧元(Rigid Body Spring Model,RBSM)方法,通过建立混凝土细观各相组成材料的粘弹塑性损伤本构模型,充分考虑Stefan效应在中低应变率水平下对混凝土力学性能的影响,模拟了混凝土的强度增长规律。对砂浆、混凝土试件的单轴受拉动态破坏分析表明,本文建立的动态弹簧元模型能较好地模拟混凝土强度随应变率增长而提高的规律,而且能够跟踪加载过程中混凝土内部的裂缝开展过程和最终破坏形态。 展开更多
关键词 动态破坏 Stefan效应 细观刚体弹簧 粘弹性 粘塑性
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