CRTSⅢ型板式轨道自适应多尺度损伤演变模型

为解决现有宏观模型无法准确反映CRTSⅢ型板式轨道在复杂荷载下的损伤演变和全细观模型耗费大量计算资源的问题,建立一种自适应多尺度模型。该模型结合宏观梁单元、二维实体单元和混凝土细观模型3种尺度,通过损伤指标对临界区域进行识别,在计算过程中,随着损伤的逐渐加剧,梁单元会转换为二维实体单元,二维实体单元会进一步细化为表征混凝土细观特性的骨料、砂浆与界面单元,使理想化为均质材料的混凝土逐渐被非均质多相材料所取代。通过对比叠合梁模型、二维实体模型与三维实体模型的计算结果,三者应力水平差异较小,验证了梁单元转换为二维实体单元的合理性。同时,基于自适应多尺度模型对自密实混凝土的四点弯曲试验进行数值模拟,与试验结果进行对比。该模型能够以较小的自由度模拟出试件的细观断裂过程,整个过程的荷载-位移曲线吻合度较好,验证了二维实体模型细化为混凝土细观模型的合理性。将自适应多尺度模型应用于CRTSⅢ型板式轨道结构力学特性分析,以较小的自由度研究轨道结构宏观和细观力学性能,能够预测轨道结构的潜在破坏,并反映出精确的应力水平和完整的细观破坏过程。该研究模型可进一步为轨道设计和维护提供重要依据,更好地评估和优化轨道结构的性能。

混凝土压缩时初始损伤及损伤演变的试验研究

混凝土在浇筑时会产生空隙和微裂纹 ,形成初始损伤 ,但其定量十分困难。文章通过试验的方法在 5组同一种混凝土试块中掺入不同数量的引气剂模拟初始损伤 ,通过单轴压缩试验 ,测出了该种混凝土的初始损伤值及理想无损弹模 ,并分析了试块在达到强度极限前的损伤演变规律。试验结果表明 ,当荷载小于试块最大承载力的 40 %～ 5 0 %时 ,损伤并不发展 ,其后才有所发展并逐渐增大。

力学实验的声发射损伤监控和材料损伤演变

针对无机材料和复合材料的受力或变形过程中发生损伤的时间和对应载荷无法确定的难题,提出将声发射与万能材料试验机有机结合,形成一种能准确监控加载过程中损伤起始和演变的实验技术和装置。这种方法在夹层玻璃的弯曲实验和球压法测试脆性材料局部强度实验中取得了良好的效果,准确得到了发生损伤的临界载荷和反映损伤过程的载荷-声发射图。该技术对检测和预测材料的疲劳性能和失效有重要意义。

基于最小耗能原理的混凝土损伤演变方程

以混凝土的各向同性弹性损伤为例,提出了一种基于最小耗能原理建立损伤演变方程的新思路,并推导得到了混凝土在单向拉伸下的损伤演变方程.

冻融疲劳作用下LHFRC损伤演变规律

为了研究层布式混杂纤维混凝土(LHFRC)在冻融疲劳作用下的损伤演变规律,提出了混凝土抗冻劣化的损伤演变数学模型,同时进行了普通混凝土(OC)与层布式混杂纤维混凝土的冻融试验,并在试验的基础上,回归出它们的冻融损伤演变方程。结果表明,LHFRC和OC的初劣点值相同,且在劣化初始阶段具体相同的损伤演变方程;在劣化扩展阶段,LHFRC和OC均具有幂函数形式的损伤演变方程,但LHFRF损伤变量小于同期的OC,钢纤维和聚丙烯纤维有效地抑制了其内部损伤发展。

超塑胀形过程中空洞损伤演变的数值模拟

利用刚粘塑性有限元技术采用连续损伤力学导出的空洞损伤演变模型对超塑胀形的空洞损伤演变过程进行了数值模拟。以半球壳和圆筒形零件为例 ,给出了自由胀形和充模胀形件内部空洞体积分布状况 ,指出了空洞损伤对变形的影响 ,并对计算结果进行了分析讨论。计算得出了自由胀形极点处空洞体积分数发展曲线 ,与实验结果十分吻合。

PTFE/Kevlar纤维编织材料摩擦损伤演变规律研究

目的通过对PTFE/Kevlar纤维编织材料进行不同循环次数的往复摩擦磨损试验,研究并揭示其摩擦损伤演变规律和损伤机理。方法采用MXW-5型摩擦磨损试验机,同时保持一定的位移和频率,对材料分别进行2、5、10 N等3种载荷等级下往复运动的不同循环次数试验。采用体视显微镜(SM)对材料磨损表面在试验过程中产生的宏观损伤进行分析,利用3D光学显微镜(3D-OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对损伤表面的微观形貌以及化学状态加以分析。结果3种不同载荷条件下的样品,在达到1000次循环往复运动之前,摩擦因数增大0.05,1000~5000次增幅减缓为0.02,并逐渐趋于稳定。不同循环次数下,损伤表面形成了不同大小的PTFE转移膜,将表面C元素覆盖。3种载荷下,编织材料的磨损机制主要为疲劳磨损。结论在载荷不变的条件下,随着循环次数的增加,前期编织材料磨痕表面部分区域会形成PTFE转移膜,对Kevlar纤维产生一定的保护作用,进而降低表面磨损程度。随着表面磨损程度不断加剧,磨痕表面形成的PTFE转移膜剥落,导致纤维重新暴露在表面,使磨损进一步加剧。同时,随着材料样品磨损不断严重,磨痕表面的氧化程度不断加深。

基于最小耗能原理的岩块损伤演变研究

以岩块的各向同性弹性损伤为例,提出了一种基于最小耗能原理建立损伤演变方程的新思路,并推导得到了岩块在单向压缩下的损伤演变方程及临界损伤值。

10CrMo910钢的疲劳损伤演变与寿命估算

The equipment,such as toiler,pressure vessel and pipeline,subjected to cyclical load suffer failure as a result of the low cycle fatigue (LCF).In this paper,based on the continuum damage mechanics(CDM)theory,the LCF damage variable is measured through stress amplitude method during the strain controlled tests,and a continuum damage model of isotropic LCF is derived.The material tested is a 10CrMo910 steel.The LCF damage evolution equation and life estimate have been derived by use of the effective stress concept and the hypothesis of strain equivalence.

反复低速冲击下短纤维复合材料的能量耗散与损伤演变

运用热力学理论和最小耗能原理,研究了反复低速冲击下短纤维复合材料的能量耗散与损伤演变,给出了冲击循环下材料耗散能表达式,建立了与复合材料割线模量降低率相关的损伤变量表达式和损伤演变方程。同时,以试验数据为基础,利用导出的损伤变量表达式,绘制出了反复低速冲击下短纤维复合材料的损伤演变曲线,并对曲线趋势进行了分析。

两级蠕变下损伤演变及寿命估算

在两级或多级加载下 ,材料的蠕变寿命分数之和与加载顺序密切相关 ,这表明加载历史对损伤演变过程具有显著的影响。本研究采用考虑损伤和硬化影响的蠕变律 ,得到的蠕变损伤演变过程受加载历史的影响。讨论了两级蠕变加载时损伤演变和寿命估算问题。结果表明 ,本研究方法与试验结果吻合较好 。

受弯复合材料梁损伤演变的理论模型与实验

基于连续介质损伤力学理论，研究了受弯复合材料梁的损伤演变问题．提出了考虑拉压响应的弹脆性损伤演变的理论模型与本构方程．在方程推导中，假设材料及其损伤都是正交异性的，且材料主轴与损伤主轴一致．

关于低周疲劳损伤演变规律的探讨

对于低周疲劳损伤,根据Lemaitre提出的损伤演变方程或耗散势表达式,均可导出关系式D=1-(1-N/N_f)^(1/A)这个公式值得商榷。考虑到疲劳损伤存在损伤寿命门槛值N_O和临界值N_O,并计及反映累积塑性应变对疲劳寿命的影响,本文对Lemaitre提出的公式作了修正,导出的关系式为D=D_O[1-(1-N-N_O/N_O-N_O)^(1/A)这个公式能较好地反映低周疲劳的客观实际。

车轮应变疲劳性能及损伤演变规律研究

通过试验分析了９１５喂线车轮的低周疲劳行为，测定了循环稳定和单调拉伸应力－应变曲线，给出了应变－寿命及应力－寿命关系，讨论了循环软化、循环硬化特性，导出应变疲劳损伤演变方程和寿命估算方程。列表给出车轮钢的全部应变疲劳参数和与之对应的静态参数，可供设计选材、寿命估算时使用。

双轴应力下混凝土材料的损伤演变

利用作者提出的混凝土各向异性损伤模型研究了混凝土材料双轴应力下的损伤演变规律在双轴应力比小于4.

钢管再生混凝土柱-再生混凝土短梁框架抗震性能及损伤演变

为研究钢管再生混凝土柱-再生混凝土短梁框架的抗震性能及损伤演变,以取代率为变化参数,设计制作了3榀不同取代率试件,对其进行低周反复加载试验,并基于Park-Ang双参数损伤评估模型,对其损伤演变进行分析。主要研究表明:不同取代率钢管再生混凝土柱-再生混凝土短梁框架试件的破坏形态均为脆性的剪切破坏;试件滞回曲线呈饱满的梭形,试验结束时试件的等效黏滞阻尼系数均达到0.3以上,表现出了良好的抗震耗能性能;随着取代率上升,试件骨架曲线下降段有变陡趋势;相比于取代率为0%的试件,50%及100%取代率试件的平均屈服及峰值荷载波动幅度均在5%以内,而延性系数则分别下降了9.70%及20%;试件屈服时的层间位移转角在1/107~1/95之间,可以满足结构在正常使用阶段的舒适度要求,破坏时的层间位移转角在1/39~1/36之间,表现出了良好的抗倒塌能力;取代率对试件刚度退化影响较小,不同取代率试件的刚度退化曲线近乎重合;加载初期,取代率对试件损伤演变影响不大,但随着加载位移增大,试件损伤程度随取代率增加而呈逐渐增大的变化趋势。

金属基体镍镀层平板试样的疲劳损伤演变方程

本文运用连续介质损伤力学理论描述镍电刷镀层对金属基体疲劳强度的影响。文中引入损伤变量D,应用疲劳损伤模型,分析了镀镍前后的LD-7铝合金的疲劳试验数据,得到了镀镍前和镀镍后LD-7铝合金的高周疲劳损伤演变方程,并初步解释了电刷镀层使金属基体疲劳强度降低的原因。

基于IDA的地震动特征对结构损伤演变影响研究

正1概述和结构细化模型的研究深度相比,当前结构倒塌机理研究中的地震动特征考虑得还相当不足。大量研究已经证明,强震记录特征对结构体系内的损伤演变规律有明显影响,且需要在设计、加固策略中加以考虑,其影响的显著性往往超过材料强度、本构关系、构件滞回性能差异,而且产生这种影响的具体机理尚存在很大未知空间。而与此矛盾的是,结构的地震破坏、倒塌、振动控制机理已经成为亟待解决的研究重点和热点。

施加电位对镍缝隙腐蚀过程中损伤演变的模拟

为了预测Ni200在24℃、0. 5 mol/L H_2SO_4溶液中的缝隙腐蚀行为,开发了镍金属缝隙腐蚀的二维模型。在镍金属电极表面施加电位,设定了模型条件、电位边界条件和控制方程;采用COMSOL软件模拟电位降控制的镍金属缝隙腐蚀,模拟了施加电位对不同缝隙间距的影响以及缝隙腐蚀过程的镍电极损伤演变,界面电位和局部腐蚀电流密度的分布,并将模拟结果与已发表的实验结果对比。结果表明:该模型结果与文献实验值吻合,可为金属的点蚀、缝隙腐蚀缝口堆积物引起的变形等问题提供参考,对金属的腐蚀防护有一定的参考意义。

低温环境下列车车轮材料磨损与损伤演变行为研究

利用低温环境装置和轮轨模拟试验机开展了室温(约20℃)与-40℃温度下列车车轮材料的滚动磨损试验,研究了-40℃下车轮材料磨损和表面与剖面损伤随循环次数的演变规律.结果表明:温度的降低对车轮材料磨损和损伤机制有明显影响.与室温相比,-40℃时车轮材料疲劳磨损明显减轻,磨损率下降.-40℃工况下车轮材料磨损与损伤的形成具有明显演变特征.在磨损初期,轮轨界面发生材料转移并在轮轨界面形成稳定的摩擦膜;摩擦膜的存在降低了车轮材料磨损率.随循环次数增加,由于低磨损率,车轮表层材料在滚动载荷作用下持续累积塑性变形.在磨损后期,累积了高塑性变形的车轮材料将促进裂纹萌生.因此在车轮试样亚表层萌生大量裂纹,亚表层裂纹相互汇合,从而加速疲劳裂纹扩展.