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COHESIVE ZONE FINITE ELEMENT-BASED MODELING OF HYDRAULIC FRACTURES 被引量:35
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作者 A.P.Bunger Robert G.Jeffrey 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI 2009年第5期443-452,共10页
Hydraulic fracturing is a powerful technology used to stimulate fluid production from reservoirs. The fully 3-D numerical simulation of the hydraulic fracturing process is of great importance to the efficient applicat... Hydraulic fracturing is a powerful technology used to stimulate fluid production from reservoirs. The fully 3-D numerical simulation of the hydraulic fracturing process is of great importance to the efficient application of this technology, but is also a great challenge because of the strong nonlinear coupling between the viscous flow of fluid and fracture propagation. By taking advantage of a cohesive zone method to simulate the fracture process, a finite element model based on the existing pore pressure cohesive finite elements has been established to investigate the propagation of a penny-shaped hydraulic fracture in an infinite elastic medium. The effect of cohesive material parameters and fluid viscosity on the hydraulic fracture behaviour has been investigated. Excellent agreement between the finite element results and analytical solutions for the limiting case where the fracture process is dominated by rock fracture toughness demonstrates the ability of the cohesive zone finite element model in simulating the hydraulic fracture growth for this case. 展开更多
关键词 hydraulic fracture cohesive zone model finite element method
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FINITE ELEMENT MODELLING OF COMPLEX 3D STATIC AND DYNAMIC CRACK PROPAGATION BY EMBEDDING COHESIVE ELEMENTS IN ABAQUS 被引量:28
2
作者 Xiangting Su Zhenjun Yang Guohua Liu 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI 2010年第3期271-282,共12页
This study proposes an algorithm of embedding cohesive elements in Abaqus and develops the computer code to model 3D complex cragk propagation in quasi-brittle materials in a relatively easy and efficient manner. The ... This study proposes an algorithm of embedding cohesive elements in Abaqus and develops the computer code to model 3D complex cragk propagation in quasi-brittle materials in a relatively easy and efficient manner. The cohesive elements with softening traction-separation relations and damage initiation and evolution laws are embedded between solid elements in regions of interest in the initial mesh to model potential cracks. The initial mesh can consist of tetrahedrons, wedges, bricks or a mixture of these elements. Neither remeshing nor objective crack propagation criteria are needed. Four examples of concrete specimens, including a wedgesplitting test, a notched beam under torsion, a pull-out test of an anchored cylinder and a notched beam under impact, were modelled and analysed. The simulated crack propagation processes and load-displacement curves agreed well with test results or other numerical simulations for all the examples using initial meshes with reasonable densities. Making use of Abaqus's rich pre/post- processing functionalities and powerful standard/explicit solvers, the developed method offers a practical tool for engineering analysts to model complex 3D fracture problems. 展开更多
关键词 finite element method cohesive elements three-dimensional crack propagation discrete crack model concrete structures ABAQUS
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固体推进剂复合型裂纹扩展数值计算 被引量:13
3
作者 职世君 孙冰 张建伟 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期28-31,47,共5页
用粘弹性有限元法,分别以尖角形、椭圆形、圆形裂尖反映裂尖的变形,以最大周向应力准则和最大能量释放率准则作为裂纹扩展方向的判断依据,以J积分作为裂纹扩展的起始判据,计算了不同倾斜角裂纹的初始扩展方向。采用多个扩展步递增循环... 用粘弹性有限元法,分别以尖角形、椭圆形、圆形裂尖反映裂尖的变形,以最大周向应力准则和最大能量释放率准则作为裂纹扩展方向的判断依据,以J积分作为裂纹扩展的起始判据,计算了不同倾斜角裂纹的初始扩展方向。采用多个扩展步递增循环计算的方法,得到了不同倾斜角裂纹的扩展路径,并在扩展路径上设置粘结损伤单元,模拟了裂纹的动态扩展过程。计算结果表明,考虑裂尖构形的影响可更准确地计算出裂纹的初始扩展角度,结合多扩展步循环计算方法和粘结损伤单元,可有效地模拟固体推进剂的断裂过程。 展开更多
关键词 固体推进剂 裂纹扩展 粘结损伤 粘弹性 有限元法
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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
4
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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界面应力传递重新分析及Cohesive模型参数的确定 被引量:8
5
作者 王坎盛 沈珉 于济菘 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期945-951,共7页
在经典剪滞理论中引入双线性cohesive模型表征纤维/基体之间的非理想界面,重新分析了纤维增强复合材料中的应力传递机理,得到了考虑界面因素的应力分布。用上述结果解释了单丝段裂实验过程中的现象,讨论了界面参数和材料性能对应力分布... 在经典剪滞理论中引入双线性cohesive模型表征纤维/基体之间的非理想界面,重新分析了纤维增强复合材料中的应力传递机理,得到了考虑界面因素的应力分布。用上述结果解释了单丝段裂实验过程中的现象,讨论了界面参数和材料性能对应力分布的影响。基于上述理论,建立了用cohesive单元表征界面的模拟单丝段裂实验的三维有限元模型,结合单丝段裂实验结果,提出了一种估测cohesive界面刚度参数的新方法。数值和理论分析结果与实验结果对比,吻合良好,可以为材料的界面性能分析和材料设计提供参考依据。 展开更多
关键词 剪滞理论 cohesive模型 界面 单丝段裂 有限元模拟
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双线性黏聚区模型在混凝土路面损伤开裂分析中的应用 被引量:8
6
作者 周正峰 蒲卓桁 唐基华 《交通运输工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期17-23,共7页
为了揭示混凝土路面的损伤开裂机理及其对承载力的影响,考虑混凝土材料的弹塑性,应用非线性断裂力学中的双线性黏聚区模型,结合ABAQUS有限元软件,在预计开裂部位布设黏结单元,模拟了四点加载小梁试件从弹性响应到断裂失效的全过程,以验... 为了揭示混凝土路面的损伤开裂机理及其对承载力的影响,考虑混凝土材料的弹塑性,应用非线性断裂力学中的双线性黏聚区模型,结合ABAQUS有限元软件,在预计开裂部位布设黏结单元,模拟了四点加载小梁试件从弹性响应到断裂失效的全过程,以验证双线性黏聚区模型在混凝土损伤开裂分析中的适用性;应用双线性黏聚区模型分析了Winkler地基上混凝土板的断裂特性和损伤后的承载力衰减。分析结果表明:在加载小梁受荷全过程中,梁底应力经历了线性增大、达到混凝土极限强度后减小、最大点上移与变为0等阶段,作用力-加载位移变化与已有研究一致;在加载全过程中,混凝土板的截面应力分布变化与小梁类似;混凝土板在损伤阶段承载力会持续增大,但由于板的支承条件与四点加载小梁不同,板的断裂近似于脆性断裂,无明显承载力衰减过程,板断裂时的极限承载力与弹性阶段临界状态承载力之比为1.32;混凝土板发生初始损伤后,极限承载力最大会衰减至未损伤板的87%,且随着初始损伤程度的增加,极限承载力衰减速率变大。 展开更多
关键词 路面工程 混凝土路面 损伤开裂 黏聚区模型 有限元方法 承载力
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内聚力模型在裂纹萌生及扩展中的应用 被引量:8
7
作者 孙家啟 纪冬梅 唐家志 《上海电力学院学报》 CAS 2016年第2期129-134,139,共7页
断裂及开裂是工程中严重的结构失效形式.结合传统断裂力学中应力强度因子K以及J积分,综述了内聚力模型基本思想及发展,分析了典型的内聚力模型及模型应用的局限性,总结了不同内聚力模型在有限元中的实现形式,概述了国内外学者关于内聚... 断裂及开裂是工程中严重的结构失效形式.结合传统断裂力学中应力强度因子K以及J积分,综述了内聚力模型基本思想及发展,分析了典型的内聚力模型及模型应用的局限性,总结了不同内聚力模型在有限元中的实现形式,概述了国内外学者关于内聚力模型解决不同材料裂纹萌生与扩展的研究状况,得出了内聚力模型可以用以研究裂纹尖端塑性变形、静力和疲劳载荷条件下的蠕变开裂,以及金属、岩土材料及混凝土、复合材料及纳米晶材料裂纹萌生与裂纹扩展的结论. 展开更多
关键词 内聚力模型 有限元方法 裂纹萌生 裂纹扩展
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Mesoscale fracture behavior of Longmaxi outcrop shale with different bedding angles:Experimental and numerical investigations 被引量:7
8
作者 Jianping Zuo Jingfang Lu +5 位作者 Rojin Ghandriz Jintao Wang Yanhong Li Xiaoyan Zhang Jun Li Hongtao Li 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2020年第2期297-309,共13页
The mechanical properties and fracturing mechanism of shale containing beddings are critically important in shale gas exploitation and wellbore stability.To investigate the effects of shale bedding on crack behavior a... The mechanical properties and fracturing mechanism of shale containing beddings are critically important in shale gas exploitation and wellbore stability.To investigate the effects of shale bedding on crack behavior and fracturing mechanism,scanning electron microscope(SEM)with a loading system was employed to carry out three-point bending tests on Longmaxi outcrop shale.The crack initiation and propagation of Longmaxi shale were observed and recorded by taking photos during loading.The cracking paths were extracted to calculate the crack length through a MATLAB program.The peak load,fracture toughness and fracture energy all increase with the bedding angle from 0°to 90°.The crack length and energy were also found to increase with the bedding angle in the range of 0°-600 and then drop slightly.The fracturing mechanism of shale includes the main crack affected by the bedding angle and disturbed by randomly distributed particles.The main cracking path was accompanied by several microcrack branches which could form an interconnected crack system.When the main crack encounters larger sedimentary particles,it will deflect around the particles and then restore to the initial direction.A numerical technique using extended finite element method(XFEM)coupled with anisotropic cohesive damage criteria was developed,which is able to capture the dependence of crack propagations on bedding angle and sedimentary particles.This study sheds light on understanding and predicting mesoscale fracture behavior of shale with different bedding angles. 展开更多
关键词 Longmaxi SHALE Three-point bending test FRACTURE toughness FRACTURE energy Crack propagation Anisotropic cohesive damage Extended finite element method(XFEM)
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砾岩储层水力裂缝扩展形态及影响因素 被引量:6
9
作者 唐慧莹 梁海鹏 +3 位作者 张烈辉 覃建华 李扬 张景 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期871-884,共14页
水力压裂技术已成为致密油气储层增产改造的主要措施之一。目前针对水力裂缝形态的研究主要集中在致密砂岩及页岩储层,以玛湖油田为代表的砾岩致密油储层由于其发现时间较晚,相关研究较为缺乏。砾岩储层非均质性较强,砾石的存在进一步... 水力压裂技术已成为致密油气储层增产改造的主要措施之一。目前针对水力裂缝形态的研究主要集中在致密砂岩及页岩储层,以玛湖油田为代表的砾岩致密油储层由于其发现时间较晚,相关研究较为缺乏。砾岩储层非均质性较强,砾石的存在进一步加大了水力裂缝形态研究的难度。基于有限元中的内聚力模型实现了大型物理模拟实验尺度下基质和砾石的差异化表征,并通过现有实验结果,验证了模型的可行性。在此基础上,开展了影响砾岩储层裂缝形态扩展关键因素机理研究,明确了储层在低应力差下主要表现为绕砾和分叉,高应力差则以穿砾、转向为主的特征行为。在机理研究的基础上,结合现场压裂施工数据、有限元机理模型结果及微地震监测结果,基于边界元方法,论证了可采用等效天然裂缝的方式对砾岩宏观人工裂缝扩展过程进行模拟,并得出水力裂缝在宏观上以双翼缝特征为主,主缝周边可能存在小尺度分支缝的认识。基于现场压裂井的裂缝扩展模拟,验证了宏观裂缝形态的准确性。 展开更多
关键词 砾岩储层 水力压裂 内聚力模型 边界元方法 多尺度模拟
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基于Cohesive单元法的弃置井水泥塞-套管界面胶结失效数值模拟 被引量:5
10
作者 蒋记伟 李军 +2 位作者 柳贡慧 连威 杨宏伟 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2020年第3期351-357,共7页
水泥塞-套管界面胶结失效对弃置井井筒完整性提出了严峻挑战。考虑地下流体与水泥塞的流固耦合作用,基于cohesive单元方法,建立水泥塞-套管-水泥环-地层系统三维有限元模型,模拟垂直井水泥塞-套管界面裂缝剥离过程,研究地应力对界面裂... 水泥塞-套管界面胶结失效对弃置井井筒完整性提出了严峻挑战。考虑地下流体与水泥塞的流固耦合作用,基于cohesive单元方法,建立水泥塞-套管-水泥环-地层系统三维有限元模型,模拟垂直井水泥塞-套管界面裂缝剥离过程,研究地应力对界面裂缝损伤演化的影响,并分析水平地应力、水泥塞力学参数及界面性质对裂缝剥离高度的影响。结果显示:水平地应力均匀时剥离裂缝沿着整个界面圆周延伸且高度相等,水平地应力非均匀时剥离裂缝倾向于沿着界面某一圆周角扩展且在最大水平地应力方向具有较大的高度;水泥塞弹性模量从30 GPa减小到1 GPa,裂缝剥离高度降低9.3 m,临界法向强度从0.25 MPa增大到2.0 MPa,裂缝剥离高度降低6.5 m,表明较低的弹性模量及较大的临界法向强度有利于减小水泥塞-套管界面胶结失效的风险;水泥塞泊松比从0.35减小到0.10,裂缝剥离高度仅降低2.0 m,临界剪切强度从0.5 MPa增加到4.0 MPa,裂缝剥离高度仅降低3.3 m,表明泊松比和临界剪切强度对界面胶结失效影响较小。建立的模型能够为水泥浆配方优选和井筒弃置工艺优化提供指导。 展开更多
关键词 弃置井 水泥塞-套管界面 胶结失效 裂缝剥离高度 cohesive单元方法 数值模拟
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基于黏聚层单元的缝内暂堵压力演化规律的有限元数值研究 被引量:5
11
作者 秦浩 汪道兵 +2 位作者 李敬法 孙东亮 宇波 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第10期4011-4019,共9页
暂堵转向压裂技术是目前高效改造低渗透难动用油气藏的"杀手锏"技术,目前缺乏对缝内暂堵压力演化规律方面的研究。基于黏聚层单元理论模拟暂堵带,采用应力-渗流全耦合有限元模型,对暂堵转向压裂过程中暂堵带封堵长度、暂堵剂... 暂堵转向压裂技术是目前高效改造低渗透难动用油气藏的"杀手锏"技术,目前缺乏对缝内暂堵压力演化规律方面的研究。基于黏聚层单元理论模拟暂堵带,采用应力-渗流全耦合有限元模型,对暂堵转向压裂过程中暂堵带封堵长度、暂堵剂封堵强度、压裂液注入排量、暂堵带滤失系数等因素对缝内压力变化的影响规律进行了数值模拟研究,并通过灰色关联分析确定各因素对缝内压力影响能力的相对关系。结果表明:暂堵剂封堵长度达到5 m后,暂堵带的承压能力将趋于稳定;随暂堵剂封堵强度的增大,增压幅度呈现先快速上升后逐渐放缓的趋势,缝内压力可提升超过15%,有助于缝内形成憋压;增大压裂液注入排量可缩短76.3%的升压时间,有效加快缝内压力提升速率;暂堵带滤失系数减小至某一小值后,缝内增压效果明显且趋于稳定;根据关联系数分析得出影响能力从大到小的排序为:排量>暂堵剂封堵长度>暂堵剂封堵强度>渗透系数。研究成果对指导缝内暂堵转向压裂设计具有重要意义。 展开更多
关键词 暂堵转向压裂 缝内压力 黏聚层单元 灰色关联分析 有限元
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破冰船连续破冰的冰阻力预报 被引量:5
12
作者 陈锐 黄武刚 +1 位作者 陈晓璐 康美泽 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第5期101-108,120,共9页
[目的]为了准确评估破冰船在平整冰区航行时连续破冰过程中所受的冰阻力,同时了解不同预报方法的特点,采用经验公式法、数值模拟法以及船模试验法,对破冰船在平整冰中连续航行时的冰阻力进行预报。[方法]使用非线性有限元软件DYNA,分别... [目的]为了准确评估破冰船在平整冰区航行时连续破冰过程中所受的冰阻力,同时了解不同预报方法的特点,采用经验公式法、数值模拟法以及船模试验法,对破冰船在平整冰中连续航行时的冰阻力进行预报。[方法]使用非线性有限元软件DYNA,分别基于传统有限元与黏聚单元法构造冰层数值模拟模型,模拟平整冰与破冰船相互作用时发生的弯曲断裂以及相互作用的过程。同时,采用经验公式法,用3种不同的经验公式进行冰阻力计算,对影响经验公式法预报结果的参数进行敏感性分析。[结果]研究发现:冰阻力随航速、冰厚度以及弯曲强度的增大呈上升趋势,其中冰厚对冰阻力的影响最大。3种经验公式中,Lindqvist公式的预报结果与船模试验结果更为接近,而Vance和Lewis公式更为保守。传统有限元与黏聚单元法在冰厚较小的情况下,冰阻力预报结果更准确,冰厚较大时误差较大,约25%。在冰厚较小航速较高的情况下,黏聚单元法预报的冰阻力值较传统有限元方法更为准确,与船模试验结果相比精度误差在10%以内。[结论]在实际的冰阻力预报中,可结合经验公式法与数值模拟法,兼顾预报结果的准确性与高效性。 展开更多
关键词 黏聚单元法 冰阻力 经验公式法 数值模拟 船模试验
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复合材料加筋板后屈曲分析方法及实验验证 被引量:5
13
作者 林国伟 李新祥 《航空材料学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期149-156,共8页
针对碳纤维增强树脂基复合材料T型长桁加筋板轴压载荷下的后屈曲分析方法进行研究。首先,建立有限元模型,应用渐进损伤分析理论(progressive damage analysis,PDA)和黏聚区模型(cohesive zone model,CZM)分别模拟复合材料蒙皮、筋条的... 针对碳纤维增强树脂基复合材料T型长桁加筋板轴压载荷下的后屈曲分析方法进行研究。首先,建立有限元模型,应用渐进损伤分析理论(progressive damage analysis,PDA)和黏聚区模型(cohesive zone model,CZM)分别模拟复合材料蒙皮、筋条的损伤以及它们之间的界面失效,得到屈曲载荷、破坏载荷以及失效模式;其次,通过对已有工程计算方法的改进,计算得到屈曲载荷和破坏载荷;最后,通过与实验结果对比得知,有限元分析方法和工程计算方法的计算结果均与实验值吻合良好,验证了两种方法的有效性。 展开更多
关键词 复合材料 后屈曲 渐进损伤分析 黏聚区模型 有限元 工程计算方法
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内聚力模型在泡沫沥青混合料离散元模拟中的应用 被引量:5
14
作者 梁何浩 王端宜 +2 位作者 邓志刚 梁遐意 徐驰 《湖南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期115-123,共9页
为研究内聚力本构模型对泡沫沥青冷拌混合料的适用性,基于内聚力本构模型,结合Matlab软件“凸包法”和三维ODEC算法,建立了泡沫沥青冷拌混合料的三维模型试件.同时,对不同级配的混合料进行模拟劈裂试验,用对比分析和统计分析的方法观察... 为研究内聚力本构模型对泡沫沥青冷拌混合料的适用性,基于内聚力本构模型,结合Matlab软件“凸包法”和三维ODEC算法,建立了泡沫沥青冷拌混合料的三维模型试件.同时,对不同级配的混合料进行模拟劈裂试验,用对比分析和统计分析的方法观察数值模拟与室内试验的结果.研究结果表明:“凸包法”和三维ODEC算法相结合能够模拟泡沫沥青冷拌混合料中的粗集料棱角性,数值模拟的劈裂试验强度-变形曲线发展趋势和实际的劈裂试验规律基本相符.模拟数据与试验数据具有良好的相关性,表明内聚力本构模型的三维离散元模拟能有效应用于泡沫沥青冷拌混合料设计. 展开更多
关键词 沥青混合料 数值模拟 泡沫沥青 内聚力模型 离散元 劈裂试验
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Numerical study of fatigue damage of asphalt concrete using cohesive zone model 被引量:5
15
作者 金光来 黄晓明 +1 位作者 张苏龙 梁彦龙 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2013年第4期431-435,共5页
In order to investigate the fatigue behavior of asphalt concrete, a new numerical approach based on a bi-linear cohesive zone model (CZM) is developed. Integrated with the CZM, a fatigue damage evolution model is es... In order to investigate the fatigue behavior of asphalt concrete, a new numerical approach based on a bi-linear cohesive zone model (CZM) is developed. Integrated with the CZM, a fatigue damage evolution model is established to indicate the gradual degradation of cohesive properties of asphalt concrete under cyclic loading. Then the model is implemented in the finite element software ABAQUS through a user-defined subroutine. Based on the proposed model, an indirect tensile fatigue test is finally simulated. The fatigue lives obtained through numerical analysis show good agreement with laboratory results. Fatigue damage accumulates in a nonlinear manner during the cyclic loading process and damage initiation phase is the major part of fatigue failure. As the stress ratio increases, the time of the steady damage growth stage decreases significantly. It is found that the proposed fatigue damage evolution model can serve as an accurate and efficient tool for the prediction of fatigue damage of asphalt concrete. 展开更多
关键词 fatigue damage indirect tensile fatigue test asphalt concrete cohesive zone model numerical simulation finite element method
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热载荷下热障涂层表-界面裂纹间的相互影响 被引量:5
16
作者 吕凯 徐颖强 +2 位作者 孙戬 李征 赵兴 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期125-134,共10页
针对高温热载荷条件下APS制热障涂层裂纹失效问题,基于涂层系统热弹、热弹塑性本构关系,考虑陶瓷层/氧化层/粘结层界面凹凸形貌,依据表、界面裂纹位置、性质不同,分别运用断裂力学和损伤力学理论建立裂纹演化模型,结合围线积分和内聚力... 针对高温热载荷条件下APS制热障涂层裂纹失效问题,基于涂层系统热弹、热弹塑性本构关系,考虑陶瓷层/氧化层/粘结层界面凹凸形貌,依据表、界面裂纹位置、性质不同,分别运用断裂力学和损伤力学理论建立裂纹演化模型,结合围线积分和内聚力单元法,分析了热载荷下表、界面裂纹断裂参量及开裂状态,研究了陶瓷层表面裂纹与粘结层/氧化层界面裂纹间的相互影响,揭示了热、力、化多场耦合下的裂纹失效机理。结果表明,表面裂纹大幅改变界面微区域的应力分布状态,靠近界面时能使界面裂纹扩展程度整体增加20%,且相邻凸峰处开裂非均匀性可达81%,表面裂纹断裂参量主要受多层结构热失配及缺陷主导,界面裂纹对其影响相对较小,分析结果与试验结果一致。 展开更多
关键词 热障涂层 表-界面裂纹 内聚力单元 界面应力 断裂参量
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黏性颗粒团聚机理及流化特性研究进展 被引量:5
17
作者 祁晗璐 王嘉骏 +1 位作者 顾雪萍 冯连芳 《过程工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期55-63,共9页
黏性力的存在导致黏性颗粒在流化过程中易发生团聚,干扰正常的流态化。近年来,黏性颗粒流的研究重心逐渐转移到本征的团聚机理和流化特性。本工作综述了4种主要黏性力的力学模型、团聚判据及流态化实验与模拟研究进展,从力、运动及动力... 黏性力的存在导致黏性颗粒在流化过程中易发生团聚,干扰正常的流态化。近年来,黏性颗粒流的研究重心逐渐转移到本征的团聚机理和流化特性。本工作综述了4种主要黏性力的力学模型、团聚判据及流态化实验与模拟研究进展,从力、运动及动力学的角度阐述了黏性力作用机制和黏性颗粒流化特性。分析表明,在颗粒尺度上,4种黏性力发展程度差异较大,黏性力动力学模型和团聚过程机理将成为未来研究的主要方向。在反应器尺度上,耦合黏性力模型的离散单元法模拟将继续作为重要的研究方法,其中,机理模型和计算能力是后续模拟中需要突破的重点。 展开更多
关键词 颗粒流 黏性力 团聚机理 流态化 离散单元法
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金属材料延性对其薄膜-柔性基底结构延展性的影响 被引量:5
18
作者 薛国宏 陶伟明 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2013年第2期270-274,共5页
自由金属薄膜轴向拉伸时的极限伸长率一般约为1%~2%,而沉积在具有一定厚度和刚度的柔性基底上的金属薄膜伸长率可能大大增加,因此此类复合结构在柔性电子器件中有较好的应用前景。采用有限元法对不同延性的薄膜-基底结构拉伸变形至其... 自由金属薄膜轴向拉伸时的极限伸长率一般约为1%~2%,而沉积在具有一定厚度和刚度的柔性基底上的金属薄膜伸长率可能大大增加,因此此类复合结构在柔性电子器件中有较好的应用前景。采用有限元法对不同延性的薄膜-基底结构拉伸变形至其颈缩断裂过程进行了模拟,研究材料延性对其薄膜-基底延展性的影响。将内聚力模型运用到金属薄膜的断裂研究中,通过改变内聚力模型参数来模拟具有不同延性的金属薄膜。计算结果表明,脆性膜-基结构的延展性与相应的自由金属薄膜相当,而当材料延性较好时,柔性基底能起到抑制颈缩的发展,从而使膜-基结构的整体延展性得到大幅度增加,说明薄膜材料本身的延性对薄膜-基底结构的延展性具有很大影响。 展开更多
关键词 金属薄膜 内聚力模型 延展性 有限元 颈缩
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黏结性粗颗粒流动与流态化的研究进展 被引量:5
19
作者 李娜 王嘉骏 +1 位作者 冯连芳 顾雪萍 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期298-303,共6页
在石油、化工、食品等多个领域经常需要处理黏结性粗颗粒,颗粒的黏结会严重影响生产效率。本文综述了黏结性粗颗粒的流动、流态化特性以及改善其流化性能的措施。阐述了粗颗粒间的黏结机理以及主要作用力(液体桥力和固体桥力)的研究进展... 在石油、化工、食品等多个领域经常需要处理黏结性粗颗粒,颗粒的黏结会严重影响生产效率。本文综述了黏结性粗颗粒的流动、流态化特性以及改善其流化性能的措施。阐述了粗颗粒间的黏结机理以及主要作用力(液体桥力和固体桥力)的研究进展:目前的研究采用实验和数值模拟两种方法,探究湿含量、流体黏度、操作压力等对黏结性粗颗粒的流动混合及其流态化的影响;改善黏结性粗颗粒流化性能主要有提高风速和改造装置等措施。分析表明,对于液体桥力的研究已经比较系统深入,而以固体桥力为主要黏结力的粗颗粒,其黏结机理还有待进一步的发展。指出随着高性能计算技术的发展,新的颗粒间作用力数学模型与离散单元法的耦合,将成为研究黏结性粗颗粒流动及流态化的重要方法。 展开更多
关键词 颗粒流 流态化 黏结性粗颗粒 颗粒间作用力 离散单元法
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基于Roe-Siegmund循环内聚力模型焊趾疲劳裂纹萌生仿真
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作者 赵秋 唐琨 +1 位作者 李英豪 吴维青 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期61-67,I0006,共8页
为建立焊趾疲劳裂纹萌生行为仿真方法,基于Roe-Siegmund循环内聚力模型对ABAQUS进行二次开发,形成用于反映疲劳累积损伤的VUMAT子程序,依据文献方法及试验数据获取Q345焊接区域材料的内聚力参数,通过Voronoi图法和内聚力单元法生成具有... 为建立焊趾疲劳裂纹萌生行为仿真方法,基于Roe-Siegmund循环内聚力模型对ABAQUS进行二次开发,形成用于反映疲劳累积损伤的VUMAT子程序,依据文献方法及试验数据获取Q345焊接区域材料的内聚力参数,通过Voronoi图法和内聚力单元法生成具有疲劳累积损伤特性和晶粒特征的微观模型,并与宏观对接焊缝模型合并,进行多尺度疲劳裂纹萌生仿真模拟,获得裂纹萌生路径、临界循环次数及晶粒力学响应特征.结果表明,此方法能够自发地选择符合实际情况的裂纹萌生位置以及短裂纹扩展路径,完成对焊接区域材料微观断裂过程的模拟,不同仿真组获取的临界循环次数存在于一定的分布范围内,模型中的累积内聚力长度需通过试验数据进行拟合. 展开更多
关键词 焊趾 裂纹萌生 循环内聚力模型 内聚力单元法 Voronoi图法
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