基于弹塑性损伤本构模型的复合材料层合板破坏荷载预测 被引量：12

1

作者 陈静芬 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期773-785,共13页

在连续损伤力学和塑性力学框架内,建立一个同时考虑塑性效应和损伤累积导致材料属性退化的复合材料弹塑性损伤本构模型。基于最近点投影回映算法,开发本构模型的应变驱动隐式积分算法以更新应力及与解答相关的状态变量,并推导与所开发... 在连续损伤力学和塑性力学框架内,建立一个同时考虑塑性效应和损伤累积导致材料属性退化的复合材料弹塑性损伤本构模型。基于最近点投影回映算法,开发本构模型的应变驱动隐式积分算法以更新应力及与解答相关的状态变量,并推导与所开发算法相应的数值一致性切线刚度矩阵,保证有限元分析采用NewtonRaphson迭代法解答非线性问题的计算效率。采用断裂带模型对已开发的本构模型软化段进行规则化,以减轻有限元分析结果的网格相关性问题。对损伤变量进行粘滞规则化,并推导出相应的粘滞规则化数值一致性切线刚度张量,解决了在有限元隐式计算程序中采用含应变软化段本构关系的数值分析由于计算困难而提前终止的问题。开发包含数值积分算法的用户材料子程序UMAT,并嵌于有限元程序Abaqus v6.14中。通过对力学行为展现显著塑性效应的AS4/3501-6V型开口复合材料层合板的渐进失效分析,验证本文提出的材料本构模型的有效性。结果显示,预测结果与已报道的试验结果吻合良好,并且预测精度高于其他已有弹性损伤模型。表明已建立的弹塑性损伤本构模型能够准确预测力学行为,展现显著塑性效应的复合材料层合板的破坏荷载,为其构件和结构设计提供一种有效的分析方法。 展开更多

关键词 复合材料本构模型 渐进失效分析 塑性效应 刚度退化 隐式积分算法

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基于剪切非线性三维损伤本构模型的复合材料层合板失效强度预测 被引量：10

2

作者 杨凤祥 陈静芬 +1 位作者 陈善富 刘志明 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期2207-2222,共16页

基于连续损伤力学,建立了同时考虑复合材料剪切非线性效应和损伤累积导致材料属性退化的三维损伤本构模型。模型能够区分纤维损伤、基体损伤和分层损伤不同的失效模式,并定义了相应损伤模式的损伤变量。复合材料层合板层内纤维初始损伤... 基于连续损伤力学,建立了同时考虑复合材料剪切非线性效应和损伤累积导致材料属性退化的三维损伤本构模型。模型能够区分纤维损伤、基体损伤和分层损伤不同的失效模式,并定义了相应损伤模式的损伤变量。复合材料层合板层内纤维初始损伤采用最大应力准则判定,基体初始损伤采用三维Puck准则中的基体失效准则判定,分层初始损伤采用三维Hou准则中的分层破坏准则判定,为了计算Puck失效理论中的基体失效断裂面角度,本文提出了分区抛物线法,通过Matlab软件编写计算程序并进行分析。结果表明,与Puck遍历法和分区黄金分割法对比,本文提出的分区抛物线法有效地降低了求解断裂面角度的计算次数,提高了计算效率和计算精度。推导了本构模型的应变驱动显式积分算法以更新应力和解答相关的状态变量,开发了包含数值积分算法的用户自定义子程序VUMAT,并嵌于有限元程序Abaqus v6.14中。通过对力学行为展现显著非线性效应的AS4碳纤维/3501-6环氧树脂复合材料层合板进行渐进失效分析,验证了本文提出的材料本构模型的有效性。结果显示,已提出的模型能够较准确地预测此类复合材料层合板的力学行为及其失效强度,为复合材料构件及其结构设计提供一种有效的分析方法。 展开更多

关键词 复合材料本构模型 渐进失效分析 剪切非线性 三维Puck准则 分区抛物线法 刚度退化

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基于BOPPPS教学模式+“雨课堂”应用的混合式教学研究——以中国建筑史为例 被引量：7

3

作者 李洁 张艳玲 陈全荣 《高教学刊》 2022年第19期60-63,69,共5页

文章探讨以培养学生能力为核心,全面调动学生学习积极性的教学创新。文章借鉴BOPPPS教学模型,结合“雨课堂”智慧教学应用工具,利用网络教学资源,将中国建筑史课程教学进程进行重新设计,分为引入、目标、前测、参与式学习、后测和总结... 文章探讨以培养学生能力为核心,全面调动学生学习积极性的教学创新。文章借鉴BOPPPS教学模型,结合“雨课堂”智慧教学应用工具,利用网络教学资源,将中国建筑史课程教学进程进行重新设计,分为引入、目标、前测、参与式学习、后测和总结六个连贯环节,重构混合式教学的目标,重视学生参与性,强化教学反馈机制,持续改进教学质量。教学改革的实践显著改善教学效果,希望能为国内综合类高校建筑学专业中国建筑史教学改革提供参考。 展开更多

关键词 BOPPPS教学模式 雨课堂 混合式教学 中国建筑史教学

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CFRP加固钢板的粘结界面剥离破坏 被引量：8

4

作者 李腾 宁志华 吴嘉瑜 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期4090-4105,共16页

II型界面破坏是碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢板常见的破坏方式之一。为揭示CFRP加固钢板粘结界面破坏的力学机制,开展了单剪试验和双剪试验分别研究了CFRP-钢板界面力学性能及破坏过程,并采用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向... II型界面破坏是碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)加固钢板常见的破坏方式之一。为揭示CFRP加固钢板粘结界面破坏的力学机制,开展了单剪试验和双剪试验分别研究了CFRP-钢板界面力学性能及破坏过程,并采用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向应变分布进行监测。对比两个试验的破坏模式发现,双剪试件的粘结界面主要发生II型破坏,界面破坏的主要力学原因是剪应力;而存在偏心加载的单剪试件,粘结界面上的剪应力和偏心加载引起的弯矩共同作用,使粘结界面发生I/II型混合模式失效。在II型破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载及粘结滑移值随着粘结长度的增大而增大,但当粘结长度超过有效粘结长度后,极限荷载及极限滑移值基本保持不变。而在所讨论的偏心加载引起的界面I/II型混合破坏模式下,不同粘结长度的极限荷载基本不变。基于试验数据得到的双线性粘结-滑移关系建立了有限元模型,对CFRP加固钢板的II型界面粘结破坏行为进行分析,数值模拟结果与试验结果吻合较好。 展开更多

关键词 CFRP加固钢板 双剪试验 单剪试验 数字图像相关技术 粘结-滑移关系

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纤维增强复合材料混合模式分层破坏数值模拟研究 被引量：3

5

作者 刘志明 陈静芬 +1 位作者 毛欢 陈君昱 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期545-557,共13页

本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的... 本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的有限元模型,探讨了内聚力模型的材料参数如界面单元刚度、界面破坏强度、断裂能以及单元尺寸、不同材料软化法则和材料破坏准则等对弯曲试件混合模式破坏试验数值模拟准确性和收敛性的影响。结果表明,合理选择单元尺寸可保证数值模拟的精确性;合理选用材料软化法则和界面单元刚度对运算效率提高尤为关键;断裂能取值必须足够准确以获得合理的数值分析结果;界面极限强度的选择对运算结果影响微小。而材料破坏准则的选取对混合模式分层破坏数值模拟运算效率区别明显。研究结果为更有效地使用内聚力模型及黏结单元提供了参考指导作用。有利于工程师在进行复合材料层合板分层失效分析遇到收敛困难时,更好地选择相关参数和准则以保证数值计算的收敛性,精确性和运算效率。 展开更多

关键词 复合材料 内聚力模型 黏结单元 分层破坏

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运输包装随机振动的加速度响应谱分析 被引量：2

6

作者 杨松平 王志伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第16期37-46,共10页

正切型运输包装系统的加速度随机振动响应谱理论尚未进行系统研究,然而产品加速度响应是评价产品包装有效性的关键指标,而且很大一部分包装材料在一定变形范围内符合正切型的力-位移关系。将考虑关键部件的运输包装随机振动模型化为两... 正切型运输包装系统的加速度随机振动响应谱理论尚未进行系统研究,然而产品加速度响应是评价产品包装有效性的关键指标,而且很大一部分包装材料在一定变形范围内符合正切型的力-位移关系。将考虑关键部件的运输包装随机振动模型化为两自由度正切型包装系统,建立了系统的加速度响应谱求解方法,讨论了所提方法的适用范围,并采用数值模拟验证了所提方法的有效性。在此基础上,进一步探究了加速度响应谱对于外激强度和系统参数的敏感性,分析了正切型系统的硬弹簧非线性效应。随着激励水平提高,由于正切型刚度“硬弹簧”非线性作用,从而使产品主体的一阶响应峰值点频率及关键件一阶、二阶响应峰值点频率向右偏移逐渐增大;存在一个最佳的系统非线性特征参数β*,使关键件的一阶响应峰值或响应总体能量最小;系统的阻尼比、频率比、关键部件与产品的质量比对响应起着十分明显的“多阶调频调节带宽”作用。所提方法不仅能够有效地预测产品主体和关键件的响应,也为包装优化设计提供理论依据。 展开更多

关键词 运输包装 随机振动 关键部件 加速度响应 功率谱

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CFRP加固钢板在海洋环境下的黏结性能实验研究及数值模拟

7

作者 李腾 宁志华 吴嘉瑜 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期211-223,共13页

海洋环境对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢板的黏结性能有着严重影响。为评估CFRP-钢板黏结界面在海洋环境腐蚀下的黏结强度,采用双搭接接头,开展了5种不同黏结长度试件在NaCl溶液中腐蚀7~21天的实验研究。使用数字图像相关技术(DIC)... 海洋环境对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)-钢板的黏结性能有着严重影响。为评估CFRP-钢板黏结界面在海洋环境腐蚀下的黏结强度,采用双搭接接头,开展了5种不同黏结长度试件在NaCl溶液中腐蚀7~21天的实验研究。使用数字图像相关技术(DIC)对CFRP的轴向应变分布进行监测,同时使用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)观测CFRP表面微观信息及元素含量的变化。结果表明,随着腐蚀周期的增加,CFRP表面的Na^(+),Cl^(-)元素含量逐渐增加,引起电荷补偿,电解液渗入界面导致自由体积膨胀,从而造成界面黏结强度下降。腐蚀后的试件均发生CFRP-胶层的界面失效,不同黏结长度试件的极限荷载均随腐蚀周期的增加而降低。腐蚀7~14天后,黏结界面的延展性降低;腐蚀21天后界面软化段消失,呈现出明显的脆性破坏特征。基于Fickian理论以及黏结滑移本构参数,建立了CFRP-钢板的有限元模型,分别模拟了海水在黏结界面间的扩散特征及界面Ⅱ型剥离过程,数值结果和实验结果吻合较好。 展开更多

关键词 CFRP加固钢板 双剪实验 数字图像相关技术 黏结-滑移关系

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连续梁桥车辆动态称重系数解析与试验验证

8

作者 李成 钟继卫 +1 位作者 王亚飞 余岭 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第5期2060-2066,共7页

基于桥梁响应的车辆动态称重方法具有成本低、易维护和耐久性好等优点,但其称重精度依赖于称重系数的准确性。以典型三等跨预应力混凝土连续小箱梁桥为应用背景,首先推导了车辆重量与桥梁响应指标之间的相关数学表达式,给出了车辆称重... 基于桥梁响应的车辆动态称重方法具有成本低、易维护和耐久性好等优点,但其称重精度依赖于称重系数的准确性。以典型三等跨预应力混凝土连续小箱梁桥为应用背景,首先推导了车辆重量与桥梁响应指标之间的相关数学表达式,给出了车辆称重系数的定义和理论解析解,同时指出针对实际宽幅桥梁,根据车辆横向位置修正对应的称重系数;其次,利用两车道随机车流对该桥有限元模型进行加载并提取桥梁响应,得到车重与响应之间的相关曲线和相关系数;最后,在实桥上设计安装了桥梁动态称重系统和路面动态称重系统用于监测通行车辆信息,通过匹配算法得到大数据统计下的车辆称重系数。研究结果表明,所提出的车辆称重系数解析解与仿真结果误差为1.8%,实测称重系数与理论解析解、数值仿真结果绝对误差为1.73%。研究结果对诸如简支梁、不等跨连续梁等其他类型桥梁提供了研究思路,以得到桥梁不同位置处的车辆称重系数,同时建议在实际工程应用中分别对理论、仿真和实测的称重系数相互校核,提高标定的准确性。 展开更多

关键词 连续梁桥 桥梁动态称重 称重系数 路面动态称重 随机车流

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聚氨酯蘑菇状仿生微纤维的混合黏附破坏分析

9

作者 鲁雯雨 宁志华 +2 位作者 彭焘 陈海燕 金延 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期248-254,共7页

在仿生学领域壁虎因具有优越的攀爬能力而被广泛研究。为对壁虎仿生微结构的垂直攀爬功能进行设计,本工作对壁虎仿生微纤维与垂直表面之间的黏附机制进行了深入研究。采用双线性内聚力模型对聚氨酯(PU)蘑菇状仿生微纤维与刚性基体之间... 在仿生学领域壁虎因具有优越的攀爬能力而被广泛研究。为对壁虎仿生微结构的垂直攀爬功能进行设计,本工作对壁虎仿生微纤维与垂直表面之间的黏附机制进行了深入研究。采用双线性内聚力模型对聚氨酯(PU)蘑菇状仿生微纤维与刚性基体之间的界面黏附行为进行研究。运用压缩+剪切、剪切加载、拉伸+剪切分别模拟壁虎足部的附着、滑移及分离等爬行动作,探讨壁虎爬行过程中的黏附破坏机理。结果表明,在剪切加载、拉伸+剪切混合加载下,界面均发生法向和切向的混合黏附破坏;在压缩+剪切混合加载下,界面发生切向脱黏或混合黏附破坏取决于压缩载荷的大小。法向载荷通过改变微纤维与基体的接触面积来实现对切向黏附承载力的调控。斜向加载下界面的黏附承载力与载荷倾角有关,对于所选用的聚氨酯蘑菇状仿生微纤维,当斜向压力的倾角小于52°时,界面的切向黏附承载力随着斜向压力倾角的增大而增大;最优的斜向拉力方向为17°,沿该方向可用最小的拉力实现界面的脱黏。 展开更多

关键词 壁虎仿生黏附 聚氨酯(PU)蘑菇状微纤维 黏附机制 混合黏附破坏

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基于人工蜂鸟算法与三参数威布尔分布的机械密封可靠性评估

10

作者 李安红 朱军华 余岭 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期893-897,共5页

为了对机械密封件进行快速准确的可靠性评估,采用三参数威布尔(Weibull)分布对机械密封故障数据进行建模,将机械密封可靠性评估问题转化为约束优化问题,提出基于人工蜂鸟算法(Artificial Hummingbird Algorithm,AHA)的可靠性评估方法,... 为了对机械密封件进行快速准确的可靠性评估,采用三参数威布尔(Weibull)分布对机械密封故障数据进行建模,将机械密封可靠性评估问题转化为约束优化问题,提出基于人工蜂鸟算法(Artificial Hummingbird Algorithm,AHA)的可靠性评估方法,并通过数值模拟和实例分析比较了极大似然估计(Maximum Likelihood Estimation,MLE)法、改进哈里斯鹰优化(Improved Harris Hawks Optimization,IHHO)算法和AHA在求解Weibull分布参数估计问题中的计算精度及运行效率。结果表明,基于AHA进行参数估计具有收敛速度快和计算精度高的优点,较MLE和IHHO算法寻优时间缩短且精度提高,从而为机械密封的可靠性评估提供了一种新的高效方法。 展开更多

关键词 机械密封 三参数威布尔分布 人工蜂鸟算法 可靠性

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泡沫金属中高速拉伸的试验数据处理与材料力学性能测量 被引量：5

11

作者 习会峰 姚一鸣 +1 位作者 刘逸平 汤立群 《实验力学》 CSCD 北大核心 2020年第6期978-984,共7页

泡沫金属中高应变率(0.02~100s-1)的拉伸试验多由伺服液压控制的高速拉伸试验机来完成,然而,对伺服液压高速试验机进行数据处理时,存在两个问题使得测量结果不可靠:一是荷载较小,使得拉伸荷载信号与若干噪声信号量级相同,难以确定拉伸... 泡沫金属中高应变率(0.02~100s-1)的拉伸试验多由伺服液压控制的高速拉伸试验机来完成,然而,对伺服液压高速试验机进行数据处理时,存在两个问题使得测量结果不可靠:一是荷载较小,使得拉伸荷载信号与若干噪声信号量级相同,难以确定拉伸的起始点;二是夹具滑移等现象使得测量位移数值明显大于试件变形产生的真实位移。为了克服荷载和位移在测量方面的困难,本文结合高速摄像机测量及数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术,分析了泡沫铝拉伸行为,提出用DIC技术测量得到的加载端加速度峰值来确定材料破坏应变的观点,从而可以综合DIC技术获得的加速度数据和荷载数据,确定荷载的起始点,有效地得到泡沫金属拉伸应力应变关系以及弹性模量和破坏强度等参数。 展开更多

关键词 中高速拉伸 DIC图像处理 数据处理 泡沫铝

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汽车车身铝合金连接构件的拉伸试验分析 被引量：6

12

作者 叶雨寒 袁艺宁 +3 位作者 刘庆涛 邓枫昱 王璠 习会峰 《锻压技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期189-194,共6页

铝合金板在汽车车身中有着广泛的应用,对6082-T6铝合金在3种连接工艺下的拉伸强度进行了试验研究。首先,对比了自冲铆接连接工艺(SPR)下单铆、双铆、三铆的连接强度;并进一步对比了自冲铆接(SPR)、热融自攻丝铆接(FDS)和点焊(RSW)3种连... 铝合金板在汽车车身中有着广泛的应用,对6082-T6铝合金在3种连接工艺下的拉伸强度进行了试验研究。首先,对比了自冲铆接连接工艺(SPR)下单铆、双铆、三铆的连接强度;并进一步对比了自冲铆接(SPR)、热融自攻丝铆接(FDS)和点焊(RSW)3种连接工艺的结构件的单铆的连接强度。利用MTS810型液压万能试验机结合图像相关技术(DIC)对上述铆接形式的试件进行拉伸试验,研究3种连接形式的强度与可靠性。通过SPR连接形式下的单铆、双铆和三铆试件的试验结果对比可知:双铆试件能够充分发挥铝合金材料性能,对采用SPR铆接形式的产品的安全设计有重要意义。通过对3种连接形式的单铆对比发现:SPR连接工艺的承载能力好、可靠性高。该试验结果可以指导汽车工艺的选择和优化。 展开更多

关键词 汽车车身 铝合金 拉伸强度 自冲铆接 热熔自攻丝铆接 点焊

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基于Grms-N的非高斯加速随机振动理论方法的有限元验证 被引量：4

13

作者 王志伟 刘博 王立军 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2386-2394,I0006,共10页

为了研究真实运输环境下的产品加速随机振动问题,将已有文献提出的基于Grms-N(Grms为加速度均方根,N为循环次数)的产品加速随机振动试验理论进行了进一步的推导,通过引入非高斯修正因子法将该理论应用于非高斯激励下产品加速随机振动试... 为了研究真实运输环境下的产品加速随机振动问题,将已有文献提出的基于Grms-N(Grms为加速度均方根,N为循环次数)的产品加速随机振动试验理论进行了进一步的推导,通过引入非高斯修正因子法将该理论应用于非高斯激励下产品加速随机振动试验理论的研究。本文建立了单轴激励下产品的随机振动模型,通过有限元分析得到产品在指定峭度的非高斯激励下基础激励加速度均方根值和危险点响应等效应力均方根值之间的关系,分别从加速度和等效应力的角度计算了加速随机振动试验时间压缩比。结果表明,两种压缩比一致,得到了产品在非高斯激励下的振动特性,验证了本文提出的产品在非高斯激励下加速随机振动试验理论的正确性。 展开更多

关键词 加速度均方根值 运输包装 随机振动 加速试验 有限元分析 非高斯激励

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一种传感器优化布置的多能量参数改进有效独立法 被引量：4

14

作者 范恒承 余岭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第24期25-31,共7页

为解决结构健康监测中的传感器优化布置问题,针对有效独立法存在的易丢失能量较大测点和能量法存在的测点易过于集中在能量较大位置从而导致结构重要模态信息丢失的不足,对有效独立法和能量法进行综合考虑,在有效独立法的基础上,同时引... 为解决结构健康监测中的传感器优化布置问题,针对有效独立法存在的易丢失能量较大测点和能量法存在的测点易过于集中在能量较大位置从而导致结构重要模态信息丢失的不足,对有效独立法和能量法进行综合考虑,在有效独立法的基础上,同时引入模态动能和模态应变能修正有效独立法,提出一种考虑多能量参数的改进有效独立法(EI-MEP)。通过空间桁架结构的数值仿真算例以及矩形截面悬臂梁的实验验证,并结合评价准则对有效独立法及三种现有改进方法进行比对研究。结果表明,该方法具有良好的低阶模态识别的准确性,在选取少量传感器数目时具有优势,能保证测量振型向量具有较大的线性独立性,在五种方法中最为有效。 展开更多

关键词 传感器优化布置 有效独立法 能量参数 模态分析

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反对称铺设复合材料层合板非线性后屈曲分析

15

作者 张雅倩 刘轶轩 +2 位作者 吴泳芙 金福松 薛江红 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期778-787,共10页

基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对... 基于层合板壳理论,考虑反对称铺设层合板的拉弯耦合效应和后屈曲过程中的非线性几何变形,推导了由应力函数和挠度表示的复合材料层合板的后屈曲控制方程。引入无量纲参数对控制方程和边界条件进行无量纲化,以消除材料参数及几何尺寸对分析结果的影响。采用摄动法将无量纲的非线性控制方程及边界条件展开成一系列非齐次线性摄动方程组,分析各阶摄动方程的通解与特解的构造,并逐次求解,建立了反对称铺设复合材料层合板受单向均布压力作用的临界屈曲荷载及后屈曲平衡路径的理论解。进而运用ABAQUS软件对复合材料层合板在面内压缩载荷作用下的屈曲和后屈曲进行有限元分析,结果表明理论解与ABAQUS结果十分接近,验证了理论解的正确性。在此基础上进一步讨论了铺设角度、铺设层数和拉弯耦合效应等对层合板后屈曲性能的影响。研究发现层合板的屈曲载荷受铺设角度与层数的影响较为显著,而拉弯耦合效应使板的屈后强度大大降低。 展开更多

关键词 复合材料层合板 后屈曲 摄动法 有限元分析

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基于率相关三维弹塑性损伤模型的复合材料渐进失效分析 被引量：3

16

作者 刘志明 陈静芬 +1 位作者 毛欢 陈君昱 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2482-2494,共13页

建立了一个同时考虑复合材料非线性力学响应、应变率效应和损伤累积导致材料属性退化的弹塑性三维损伤本构模型。采用改进的塑性力学模型表征材料在动态荷载下的非线性力学行为。为准确预测复合材料在动态荷载下的弹塑性力学响应,引入... 建立了一个同时考虑复合材料非线性力学响应、应变率效应和损伤累积导致材料属性退化的弹塑性三维损伤本构模型。采用改进的塑性力学模型表征材料在动态荷载下的非线性力学行为。为准确预测复合材料在动态荷载下的弹塑性力学响应,引入了率相关放大系数对准静态下的塑性强化函数进行修正。采用“断裂带模型”对已开发的本构模型软化段进行规则化,以减轻有限元分析结果的网格敏感性。采用分区反抛物线插值法对基体损伤初始断裂面角度及纤维扭结/劈裂平面角度进行求解。开发包含数值积分算法的用户材料自定义子程序VUMAT,并嵌于有限元程序ABAQUS V6.14中,对力学行为展现显著非线性力学效应和应变率效应的IM7/8552碳纤维/环氧树脂复合材料层合板进行了渐进失效分析,验证本文提出的材料本构模型的有效性。结果显示,预测结果与已报道的试验结果吻合良好,表明已建立的率相关三维弹塑性损伤本构模型能准确预测此类复合材料层合板的在动态荷载下的力学行为,为复合材料构件及其结构设计提供了一种有效的分析方法。 展开更多

关键词 复合材料 应变率效应 塑性效应 三维损伤本构模型 渐进失效分析

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基于位移响应协方差参数变化比和模式匹配的梁结构损伤识别方法研究 被引量：4

17

作者 李雪艳 赵志强 王立新 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1784-1791,I0028,共9页

使用结构位移响应参数进行结构损伤识别,首先推导和建立了位移响应协方差参数的解析公式,它是结构频率、振型和阻尼等模态参数的函数。通过理论推导发现,在一定损伤程度范围内,位移响应协方差参数变化比值只与损伤位置有关,受损伤程度... 使用结构位移响应参数进行结构损伤识别,首先推导和建立了位移响应协方差参数的解析公式,它是结构频率、振型和阻尼等模态参数的函数。通过理论推导发现,在一定损伤程度范围内,位移响应协方差参数变化比值只与损伤位置有关,受损伤程度的影响较小。结合模式匹配法,使用模态置信准则得到各种可能损伤状态下的置信准则值,找出变化比向量最匹配(置信准则值最大时所对应的损伤状态),即为识别出来的损伤。本文对一个三跨连续梁进行数值模拟来验证该方法的有效性。通过算例发现:与损伤单元有关的位移响应协方差参数变化比值最大,相同损伤位置、不同损伤程度时,变化比向量之间具有大于0.99的置信准则值;而不同损伤位置、相同损伤程度的变化比向量之间的置信准则值则较低。最后进行了损伤工况研究,成功识别出了损伤位置,表明该方法是有效的。对于实际工程结构,可以通过位移响应(或加速度积分得到位移)协方差参数变化比值的连续监测来预警结构损伤的发生。本文提出的方法无需结构模型,计算简便,具有较好的工程应用性。 展开更多

关键词 结构损伤识别 模式匹配法 位移响应协方差 脉冲响应函数

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亚热带城市中央公园“乔灌草”绿植面积最大化线性规划研究——以广州城市中央公园为例 被引量：3

18

作者 方舒 唐坚 任洁 《环境科学与管理》 CAS 2021年第2期34-37,61,共5页

前期研究表明,不同下垫面及其组合对微气候调节作用有明显差异,硬地和草地由于缺少植被遮荫温度上升剧烈超过气象站参考数据成为局部热岛,而乔草、乔灌草垫面降温增湿效果显著,可形成亚热带城市中心冷岛。本研究以广州市中央公园为实例... 前期研究表明,不同下垫面及其组合对微气候调节作用有明显差异,硬地和草地由于缺少植被遮荫温度上升剧烈超过气象站参考数据成为局部热岛,而乔草、乔灌草垫面降温增湿效果显著,可形成亚热带城市中心冷岛。本研究以广州市中央公园为实例,引入线性规划方法,将亚热带城市公园的乔灌草下垫面面积最大化作为目标函数,依据相关规范及条例获得约束条件方程组,应用LINGO软件编程求解线性规划最优方案。该研究创新引入线性规划方法研究城市规划问题,为亚热带公园绿植高效化、建设森林城市提供科学决策依据。 展开更多

关键词 城市中央公园 乔灌草复合绿植 线性规划 高效绿植

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基于Welch法的协方差随机子空间方法的模态参数识别 被引量：2

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作者 李雪艳 官宇航 +1 位作者 罗铭涛 吴博宇 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2850-2860,I0005,共12页

对工程结构进行环境激励下的模态参数识别具有重要意义,而随机子空间法作为适合环境激励下模态参数识别的时域方法,由于噪声和复杂激励的原因,会产生虚假模态、真实模态遗漏、系统自动定阶难和计算效率等问题,这些问题阻碍了该方法在实... 对工程结构进行环境激励下的模态参数识别具有重要意义,而随机子空间法作为适合环境激励下模态参数识别的时域方法,由于噪声和复杂激励的原因,会产生虚假模态、真实模态遗漏、系统自动定阶难和计算效率等问题,这些问题阻碍了该方法在实际工程中的广泛应用.本文提出了基于Welch法的随机子空间方法,通过Welch法对振动响应在频域进行去噪、降低环境激励和其他不确定性因素影响的处理,把结构固有模态从噪声和激励频率中突显出来,形成富含更多结构模态的Toeplitz矩阵,然后进行奇异值分解和状态矩阵计算,最后进行特征值分析.为了实现自动定阶,对不同奇异值分量构建的状态矩阵得到的特征参数,进行模糊C均值聚类分析和模态的平均相位偏移分析,剔除虚假模态,实现结构模态参数的自动识别.并把本文所提出方法应用于一座大跨悬索桥的实测加速度响应分析,和一座七十层的高层建筑的加速度响应分析,跟频域分解法、传统随机子空间法和基于相关分析的随机子空间法的计算结果进行了比较,发现基于Welch方法的随机子空间法相比于传统随机子空间法和基于相关分析的随机子空间法,在避免模态遗漏和计算效率方面有显著提高,而相对于频域分解法则在自动识别和剔除虚假模态方面有明显优势. 展开更多

关键词 模态参数识别 随机子空间 平均相位偏移 聚类分析 韦尔奇方法

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利用振动响应协方差参数和数据融合的损伤识别方法 被引量：3

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作者 李雪艳 刘力菖 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期141-149,共9页

使用结构加速度响应协方差和应变响应协方差参数以及基于贝叶斯估计的数据融合理论进行结构损伤判定和损伤位置识别,理论推导证明响应协方差参数是结构模态参数的函数,结构损伤会导致响应协方差参数的改变,当只使用结构损伤前后的响应... 使用结构加速度响应协方差和应变响应协方差参数以及基于贝叶斯估计的数据融合理论进行结构损伤判定和损伤位置识别,理论推导证明响应协方差参数是结构模态参数的函数,结构损伤会导致响应协方差参数的改变,当只使用结构损伤前后的响应协方差参数,不使用结构分析模型进行结构损伤识别时,损伤向量会受到激励位置、测试噪声和误差等的影响,所以使用贝叶斯数据融合理论,对来自多种传感器和多种测试环境下得到的多组损伤向量进行数据融合,以提高损伤识别的精度;利用一个七层框架结构进行包括单损伤和多损伤的多种损伤工况的数值模拟,研究所提方法的适用性和有效性,最后对简支钢梁进行实验验证,损伤位置附近的传感器所得到的损伤指标具有最大的损伤概率。 展开更多

关键词 损伤识别 协方差 贝叶斯数据融合 加速度响应 应变响应

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