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冲击荷载作用下泊松比对脆性材料破坏影响的近场动力学分析 被引量：8
1
作者 黄小华 李双 +1 位作者 金艳丽 叶兆青 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第20期204-215,共12页
键基近场动力学(Peridynamic,PD)方法已证实能模拟固体材料中裂纹自发地萌生和扩展,但存在特定泊松比的限制。提出了单键双参数键基PD模型,它继承了传统键基PD简单性、稳定性等特点,并拓展了泊松比的适用范围。通过变形的静力定量计算... 键基近场动力学(Peridynamic,PD)方法已证实能模拟固体材料中裂纹自发地萌生和扩展,但存在特定泊松比的限制。提出了单键双参数键基PD模型,它继承了传统键基PD简单性、稳定性等特点,并拓展了泊松比的适用范围。通过变形的静力定量计算、冲击荷载作用下Kalthoff-Winkler试验等裂纹扩展过程的模拟,验证了该模型。进一步就平行双裂纹薄板的冲击破坏现象,研究了泊松比对其破坏的影响。结果表明:冲击荷载一定时,材料泊松比的增大,会导致薄板起裂提前,其抗冲击破坏能力变弱,同时泊松比改变破坏路径致使薄板贯通延迟,破坏总时间延长,贯通速度降低;冲击荷载较大时,泊松比的变化会对平行双裂纹脆性薄板的裂纹扩展路径产生明显影响。 展开更多
关键词 键基近场动力学 双参数 泊松比 平行双裂纹 冲击荷载
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基于近场动力学的材料热力耦合损伤行为分析
2
作者 邵滨 姜翠香 曾金宝 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期795-800,共6页
为对热载荷作用下材料的损伤破坏行为进行研究,本文提出了单键双参数近场动力学热力耦合模型,给出了该模型下键的断裂准则.该模型考虑了键的切向变形与温度变化之间的关系,解决了键型近场动力学热力耦合模型只能对定值泊松比材料进行求... 为对热载荷作用下材料的损伤破坏行为进行研究,本文提出了单键双参数近场动力学热力耦合模型,给出了该模型下键的断裂准则.该模型考虑了键的切向变形与温度变化之间的关系,解决了键型近场动力学热力耦合模型只能对定值泊松比材料进行求解的问题,可研究温度场作用下泊松比对材料损伤行为的影响.本文采用该模型对热冲击作用下陶瓷片的损伤行为进行了模拟分析,结果表明,通过该模型得到的裂纹萌生及裂纹扩展形态与实验结果吻合较好;进一步就泊松比对材料损伤破坏行为的影响进行研究,结果表明,随着泊松比增大,裂纹萌生时间提前,裂纹间距增大,而主裂纹长度会增加,泊松比的变化对热荷载作用下材料的破坏损伤行为有明显的影响. 展开更多
关键词 键型近场动力学 热力耦合 泊松比 陶瓷 裂纹
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平行双裂纹扩展的单键双参数近场动力学研究 被引量：2
3
作者 黄小华 李双 +2 位作者 金艳丽 何小桥 王家明 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期832-839,936,共9页
针对键基近场动力学方法存在固定泊松比的限制,本文提出了单键双参数键基近场动力学模型。根据Cauchy-Born准则,在小变形条件下采用均匀应变工况,一次推导出该键基近场动力学的所有模型参数,通过薄板的连续变形和破坏实例验证了它的准确... 针对键基近场动力学方法存在固定泊松比的限制,本文提出了单键双参数键基近场动力学模型。根据Cauchy-Born准则,在小变形条件下采用均匀应变工况,一次推导出该键基近场动力学的所有模型参数,通过薄板的连续变形和破坏实例验证了它的准确性,进而研究了薄板预制平行双裂纹的受拉破坏现象。结果表明:传统键基近场动力学模型仅适合模拟特定泊松比材料的力学行为,否则材料的位移误差较大,材料的破坏模式也可能失真;在一定条件下,平行双裂纹的纵向间距对薄板整个破坏过程产生一定的影响,随着双裂纹纵向间距的增大,裂纹起裂时刻提前,水平延伸长度逐渐减小,裂纹偏移角度、贯通间距和贯通时刻却随之增大;随机细小裂纹的分布在一定程度上会抑制某一主裂纹在单侧或两侧的扩展,导致薄板的破坏形态发生了显著改变。该模型具有传统单键单参数键基近场动力学模型的简便性,同时拓展了它的泊松比适用范围。 展开更多
关键词 键基近场动力学 双参数 泊松比 能量准则 脆性材料 平行双裂纹 受拉破坏 裂纹扩展
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爆破荷载作用下岩石破坏特性的“共轭键”基近场动力学数值模拟研究 被引量：8
4
作者 周小平 王允腾 钱七虎 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2020年第2期48-60,共13页
近场动力学是一种基于非局部弹性理论的积分形式的无网格数值方法.本文为克服传统近场动力学模型中的固定泊松比问题,建立了"共轭键"基近场动力学模型,实现了岩石爆破破坏特性的近场动力学数值模拟.通过引入"共轭键"... 近场动力学是一种基于非局部弹性理论的积分形式的无网格数值方法.本文为克服传统近场动力学模型中的固定泊松比问题,建立了"共轭键"基近场动力学模型,实现了岩石爆破破坏特性的近场动力学数值模拟.通过引入"共轭键"转动角度及建立微观和宏观变形能的等效关系,推导了"共轭键"基近场动力学模型中的法向刚度参数及切向刚度参数与宏观力学参数之间的关系.另外,通过对影响域中每根"键"所储存的能量密度与临界"键"能量密度进行对比,判断近场动力学模型中的"键"是否断裂,从而实现裂纹起裂、扩展及连接过程的数值模拟.三个数值算例说明:该模型能有效地模拟岩石爆破破坏特性.数值算例与试验结果对比表明,本文所提出的数值方法可以预测岩石材料的爆破破坏模式及特性. 展开更多
关键词 “共轭键”基近场动力学 脆性岩石材料 爆破冲击荷载
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扩展键基近场动力学的几何非线性扩展 被引量：2
5
作者 朱其志 李惟简 +1 位作者 尤涛 曹亚军 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期455-462,共8页
扩展键基近场动力学模型解决了经典模型中固定泊松比的限制问题,但是仅限应用于小变形情况下的模拟。提出了一种计算键变形的实现方法,利用有限变形理论中的描述使模型能够处理几何非线性问题。通过最小二乘拟合得到物质点的局部位移场... 扩展键基近场动力学模型解决了经典模型中固定泊松比的限制问题,但是仅限应用于小变形情况下的模拟。提出了一种计算键变形的实现方法,利用有限变形理论中的描述使模型能够处理几何非线性问题。通过最小二乘拟合得到物质点的局部位移场,再对位移函数求导得到局部域的变形梯度张量。固体的旋转与拉伸通过对变形梯度张量的极分解分离,从而将扩展键的变形部分从总体位移中提取。随后,通过对变形系统的各个键力进行积分,从而获得系统大变形的正确预测结果。最后,开展了几个基准测试,与非线性有限元结果进行对比并验证了所提出模型的有效性和精确性。 展开更多
关键词 扩展键基近场动力学模型 大变形 几何非线性 极分解
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