基于近场动力学理论的准脆性材料的本构力函数的构建

近场动力学理论(PD)是基于非局部思想的连续介质力学新理论,用于研究材料破坏问题。根据准脆性材料破坏的线性和非线性的力学行为,在初始微观弹脆性材料(PMB)的本构力函数中引入了键的损伤模型,将键的断裂过程分成了线性的弹性变形阶段和非线性的损伤变形阶段,以此构建了准脆性材料的本构力函数的基本形式。以典型的准脆性材料为例构建了其本构力函数,通过在压缩载荷下对含预制不同角度单裂纹缺陷的类岩材料的裂纹扩展进行PD数值模拟仿真,裂纹起裂位置和扩展方向与试样试验结果在一定程度上保持了一致,证明了该基于近场动力学理论的典型准脆性材料的本构力函数可用于该类材料的破坏分析。

基于近场动力学理论的疲劳断裂分析

近场动力学理论(Peridynamic,PD)用于分析工程材料断裂过程中的裂纹扩展问题,键构成了该理论的本构关系,用键的断裂表示材料断裂,但未能用于材料的疲劳分析。基于Miner线性累积损伤理论改进了键传统的断裂准则,提出了键的疲劳断裂准则,构建了适用于高周疲劳断裂分析的PD疲劳断裂模型。以渐开线标准齿轮为例进行弯曲疲劳分析,结果表明PD疲劳断裂模型的疲劳断裂过程与试验结果是一致的,该模型提供了寿命预测与疲劳裂纹扩展为一体的分析方法。

基于STM32动态监测系统设计

材料在长期服役过程中承载力与耐久性降低,传统的动态监测方式存在监测精度不高,布线麻烦等问题,不能很好地为材料的结构破坏分析提供所需数据。针对这一现象,本文设计出动态监测系统,其以STM32微控制器为核心,利用无线传输技术,对压力传感器进行温度补偿的同时对所采集数据进行处理。通过实践证明,所设计的监测系统能够实现无线传输、提高监测系统精度,同时能够很好地为近场动力学理论仿真分析提供所需数据,实践验证能够达到预期结果。

基于μC/OSⅢ嵌入式无线动态监测系统设计

材料在长期受载过程中,其承载力与耐久性降低。实时监测其受载情况并进行结构破坏状况分析,能够为材料的安全提供参考。传统的动态监测存在监测精度和集成化不高、稳定性不好等问题。针对这一现象,设计出基于嵌入式技术和无线传输技术相结合的动态监测系统。整个动态监测系统以基于ARM Cortex-M3内核的STM32微控制器为核心,应用μC/OSⅢ嵌入式操作系统完成任务的调度与管理,采用emWin实现人机交互界面的设计,同时对压力传感器进行温度补偿来提高动态监测系统的精度。通过实践验证,动态监测系统的监测精度、实时性和稳定性得到了提高,同时动态监测系统能够很好的监测出材料受载情况,能够为近场动力学理论分析材料的结构破坏状况提供所需数据。实践证明能够达到预期结果。

近场动力学理论在钢筋混凝土结构破坏的研究

近场动力学理论(Peridynamic,PD)用键描述了材料内部的相互作用关系,可分析材料破坏过程中的裂纹扩展。针对由异种材料组成的复合材料-钢筋混凝土构建了其力学模型,提出了同种键和异种键,并修正了键的微模量常数、断裂准则等。通过对钢筋混凝土梁的四点弯曲试验进行数值求解,结果表明该力学模型是可行的。

基于Peridynamics理论的材料可靠性分析数值方法的优化

Peridynamics理论(近场动力学,PD理论)是研究材料破坏变形领域的一门新理论。该理论通过建立相应的数学模型,用积分的方式描述材料的断裂变形。对PD理论及其传统数值方法作了简要的介绍,基于前人针对PD理论提出的积分方法,引入了另一种全新的固定高斯点积分方法。通过对该方法的应用,PD理论数值计算中的效率和精度都有一定改善。