钢筋混凝土黏结-滑移行为敏感性分析及机器学习模型

针对钢筋混凝土黏结-滑移行为,利用ABAQUS有限元软件,构建了基于内聚力模型的钢筋混凝土黏结-滑移有限元模型,通过能量和荷载-位移曲线探究了仿真模型网格敏感性以及内聚力参数敏感性。针对钢筋混凝土黏结强度问题,建立基于非线性自回归动态神经网络模型(NARX)的预测模型,以黏结长度、钢筋直径和加载方式为变量,建立20组数据对钢筋的荷载-位移曲线进行了预测。结果表明,当网格尺寸为6 mm时,可以较理想地平衡预测精度与计算成本;有限元预测结果对内聚力参数的敏感性由强到弱依次为损伤起始强度、断裂能和刚度;所建立的NARX预测精度达到99.6%,有潜力代替量大且耗时的数值模拟和物理试验,实现对钢筋混凝土黏结强度的高效准确预测,为钢筋混凝土黏结强度的预测和设计提供新的便捷途径。

烧结银细观孔隙结构对宏观力学性能的影响

为研究烧结纳米银材料细观孔隙结构对宏观力学性能的影响,首先利用高斯滤波算法和分位数切割函数生成具有不同孔隙率(0.1,0.2和0.3)的代表性微元(RVE).通过对RVE施加周期性边界条件,获得其单轴拉伸力学性能,使用Abaqus软件建立了由烧结纳米银颗粒制成的搭接接头的宏观模型模拟剪切试验,烧结层的材料属性与预测的RVE的弹塑性应力-应变曲线保持一致.结果表明,随着孔隙率的减小,RVE模型的弹性模量和屈服强度增大;值得注意的是,随着应变的增大,塑性变形最后阶段的应力呈现较大的下降趋势,使得材料更容易受到损伤.通过比较宏观模型的剪切模拟,可以观察到孔隙率的变化对烧结纳米银颗粒的剪切变形有显著影响,具体而言,随着孔隙率的增加,孔隙部位更容易出现裂纹并扩展,形成多个孔隙的贯通裂纹,从而导致烧结银的抗剪强度降低.

纳米压痕下单/多层薄膜弹塑性本构的无量纲分析

针对薄膜-基体结构特点,本文基于纳米压痕测试所得荷载-位移曲线,从加载阶段的荷载与功的角度出发,将薄膜材料的本构参数(弹性模量、硬化指数、屈服强度)作为荷载-位移曲线的影响参数并对其进行无量纲组合.结合有限元仿真分析结果将无量纲函数公式化表达,提出适应于单层弹塑性薄膜材料的本构参数求解方法.通过与机器学习算法基于大量压痕数据预测所得本构参数进行对比,验证本文所提出无量纲函数在复现有限元预测结果方面的优势.此外,通过所提出“复合本构参数”的概念,基于本文提出的单层薄膜求解方法,逐层求解未知单层薄膜本构参数,最终确定多层薄膜的本构参数.本文的力学性能研究工作对提高薄膜系统和基于薄膜技术的器件可靠性和寿命具有重大意义.