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Stress analysis and damage evolution in individual plies of notched composite laminates subjected to in-plane loads 被引量:2
1
作者 Hu Junshan Zhang Kaifu +3 位作者 Cheng Hui Liu Ping Zou Peng Song Danlong 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第1期447-460,共14页
This work aims to investigate local stress distribution, damage evolution and failure of notched composite laminates under in-plane loads. An analytic method containing uniformed boundary equations using a complex var... This work aims to investigate local stress distribution, damage evolution and failure of notched composite laminates under in-plane loads. An analytic method containing uniformed boundary equations using a complex variable approach is developed to present layer-by-layer stresses around the notch. The uniformed boundary equations established in series together with conformal mapping functions are capable of dealing with irregular boundary issues around the notch and at infinity. Stress results are employed to evaluate the damage initiation and propagation of notched composites by progressive damage analysis(PDA). A user-defined subroutine is developed in the finite element(FE) model based on coupling theories for mixed failure criteria and damage mechanics to efficiently investigate damage evolution as well as failure modes. Carbon/epoxy laminates with a stacking sequence of [45°/0°/ 60°/90°]sare used to investigate surface strains, in-plane load capacity and microstructure of failure zones to provide analytic and FE methods with strong validation. Good agreement is observed between the analytic method, the FE model and experiments in terms of the stress(strain) distributions, damage evaluation and ultimate strength, and the layerby-layer stress components vary according to a combination effect of fiber orientation and loading type, causing diverse failure modes in individuals. 展开更多
关键词 damage evolution failure mode failure strength Layer-by-layer stresses User-defined subroutine
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各向异性复合材料强度失效判据综述
2
作者 贾斐 杨成鹏 宋远翔 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1006-1024,共19页
失效判据在复合材料的渐进损伤模拟和极限强度预测中具有极其重要的意义.针对各向异性复合材料的损伤-破坏问题,根据理论架构与发展脉络,对现有失效判据进行了分类汇总和全面综述,重点总结了破坏模式无关判据和破坏模式相关判据,分析了... 失效判据在复合材料的渐进损伤模拟和极限强度预测中具有极其重要的意义.针对各向异性复合材料的损伤-破坏问题,根据理论架构与发展脉络,对现有失效判据进行了分类汇总和全面综述,重点总结了破坏模式无关判据和破坏模式相关判据,分析了基于破坏面假设的相关理论成果,阐述了基于应力不变量进行判据构建的基本理论、方法和模型,并论述了基于应变能和基于损伤参量的两类失效判据.研究表明,各向异性复合材料强度理论发展的基础和主线仍然是二次应力判据,高阶唯象失效判据的合理性和适用性尚需验证;能量判据和损伤判据对于非线性-准脆性复合材料显示出了合理性和适用性,但表达式较为复杂.在深入分析研究的基础上,对复合材料强度理论的发展趋势进行了展望,提出了“损伤-断裂协同理论”这一重点与难点方向,以期对复合材料及其结构的设计、评估与应用提供更有价值的参考. 展开更多
关键词 复合材料 强度理论 损伤演化 失效判据 断裂模式
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双层土质滑坡临界滑动面判识与失稳机理研究
3
作者 郭双枫 何嘉元 +3 位作者 张志华 张鹏 李宁 朱锐 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1020-1029,共10页
研究层状土质边坡的临界滑动面和失稳机制是岩土工程中经典的研究课题。聚焦引起边坡失稳破坏的不同诱发机制和触发因素,关注边坡的破坏模式和失稳过程,有利于提供更具针对性的加固措施。针对岩土工程中常见的非均质边坡,研发了适合双... 研究层状土质边坡的临界滑动面和失稳机制是岩土工程中经典的研究课题。聚焦引起边坡失稳破坏的不同诱发机制和触发因素,关注边坡的破坏模式和失稳过程,有利于提供更具针对性的加固措施。针对岩土工程中常见的非均质边坡,研发了适合双层土质边坡的有限元程序。研究了土坡在不同几何形态下,稳定性态、临界滑动面位置、失稳模式及破坏机制的演化规律;推导了非均质土坡的安全系数FS与土体特性和几何形态之间的内在函数关系式;提出了双滑面失稳机理与临界强度比的概念,给出了边坡稳定性态与失稳破坏的临界转折点和双滑面失稳的判别准则;揭示了双层不排水边坡的破坏机制,建立了不排水边坡稳定性态和失稳机理的相关设计图表。工程验证表明,计算所得的边坡稳定数及稳定状态与工程实际非常接近,该运算程序能够精准快速地判定潜在临界滑动面,准确评估边坡破坏机制,为双层土质边坡稳定性分析提供了新的思路和途径。 展开更多
关键词 双层土质边坡 稳定性态 临界滑动面 失稳机理 临界强度比 演化规律
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冻融条件下混凝土破坏面演化模型研究 被引量:36
4
作者 唐光普 刘西拉 施士升 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2572-2578,共7页
对混凝土材料冻融破坏的研究多用动弹性模量表示,与强度损失相比,动弹性模量在工程结构方面一般不直接使用。针对此情况,建立冻融混凝土在主应力空间内实用的破坏面演化模型,以描述冻融后混凝土的强度变化。为此,根据混凝土冻融破坏的机... 对混凝土材料冻融破坏的研究多用动弹性模量表示,与强度损失相比,动弹性模量在工程结构方面一般不直接使用。针对此情况,建立冻融混凝土在主应力空间内实用的破坏面演化模型,以描述冻融后混凝土的强度变化。为此,根据混凝土冻融破坏的机制,应用损伤力学方法量化冻融造成的损伤并建立演化方程,应用“有效应力”的概念建立混凝土冻融破坏面在主应力空间内的发展演化模型,并预测混凝土冻融后的强度特征。最后通过已有试验数据验证演化模型的合理性。 展开更多
关键词 混凝土结构 冻融 强度 损伤 演化方程 破坏面
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脆性岩石三轴压缩渐裂过程中的渗透性演化规律研究 被引量:15
5
作者 王伟 李雪浩 +1 位作者 胡大伟 曹亚军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期2761-2768,2779,共9页
岩石渐进破坏伴随着裂纹的开展发育,岩石的渗透性演化与裂纹的开展规律有着密切的联系。运用三轴渗流伺服装置对凝灰岩进行了不同围压和渗压下的渗流-应力耦合试验,分析了岩石在渐裂过程中不同裂纹开展阶段渗透率的演化规律。结果表明:... 岩石渐进破坏伴随着裂纹的开展发育,岩石的渗透性演化与裂纹的开展规律有着密切的联系。运用三轴渗流伺服装置对凝灰岩进行了不同围压和渗压下的渗流-应力耦合试验,分析了岩石在渐裂过程中不同裂纹开展阶段渗透率的演化规律。结果表明:在裂纹的稳定扩展阶段,渗透率的变化不明显,起裂强度对应的渗透率可用于确定最小渗透率;进入裂纹非稳定扩展阶段后,渗透率出现明显增大,增大过程可以分为两个阶段,裂纹环向应变能较好地反映渗透率增大的两个阶段,其拐点可用于确定起始渗透率的位置;在峰后软化阶段,渗透率出现下降并进入残余稳定阶段,裂纹环向应变率可以反映渗透率的下降阶段,并可用于确定峰值渗透率的位置。 展开更多
关键词 岩石渐进破裂 裂纹扩展 起裂强度 损伤强度 渗透率演化
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混凝土弹塑性多轴损伤模型及其应用 被引量:19
6
作者 杜荣强 林皋 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期567-572,共6页
针对混凝土多轴应力状态下各向异性损伤的特点,建立了各向异性弹塑性损伤模型.该模型具有可清晰地表征混凝土的渐进破坏过程和表达当前损伤水平及结构破坏趋势的优点.引入了一个应力状态因子,用以表征当前应力状态在应力空间中距离破坏... 针对混凝土多轴应力状态下各向异性损伤的特点,建立了各向异性弹塑性损伤模型.该模型具有可清晰地表征混凝土的渐进破坏过程和表达当前损伤水平及结构破坏趋势的优点.引入了一个应力状态因子,用以表征当前应力状态在应力空间中距离破坏面的程度,从而对损伤演化方程进行了改进以考虑多轴效应.此外,在三轴破坏准则的基础上,还建立了考虑混凝土各向异性损伤破坏的多轴损伤破坏准则,其中包含了塑性、损伤内变量和有效主应力的影响.本模型可有效地表达出混凝土的各向异性和多轴损伤特点. 展开更多
关键词 弹塑性损伤 各向异性 多轴损伤破坏准则 损伤演化方程 动态破坏过程 拱坝 损伤安全系数
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基于CT单向压缩试验的冻结重塑兰州黄土损伤耗散势研究 被引量:9
7
作者 赵淑萍 马巍 +1 位作者 郑剑锋 焦贵德 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2019-2025,共7页
首先分析了冻土损伤的物理本质,然后在改进了的与CT试验机配套使用的三轴试验仪基础上,进行了一系列的单向压缩试验过程的CT扫描,获得了冻结重塑兰州黄土试样的屈服应变、损伤应变临界值、破坏应变临界值;发现如果用塑性应变表示损伤阈... 首先分析了冻土损伤的物理本质,然后在改进了的与CT试验机配套使用的三轴试验仪基础上,进行了一系列的单向压缩试验过程的CT扫描,获得了冻结重塑兰州黄土试样的屈服应变、损伤应变临界值、破坏应变临界值;发现如果用塑性应变表示损伤阈值,则温度越低、试样的损伤阈值越大;最后通过CT数定义损伤变量,获得了冻结重塑兰州黄土的损伤演化规律和损伤耗散势函数。 展开更多
关键词 冻结重塑兰州黄土 CT扫描试验 损伤应变临界值 破坏应变临界值 损伤演化方程 损伤耗散势
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脆性裂隙围岩的损伤力学分析及现场监测研究 被引量:8
8
作者 朱维申 周奎 +2 位作者 余大军 王利戈 马庆松 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期1963-1969,共7页
我国西南地区许多水电站基岩为脆性围岩或位于高地应力区。其地下式厂房洞群边墙经常出现较深的开裂区。采用断裂和损伤力学模型结合现场监测工作来研究此现象。该模型可考虑多组节理中裂隙面的各种几何损伤参数。根据应变等效假设可得... 我国西南地区许多水电站基岩为脆性围岩或位于高地应力区。其地下式厂房洞群边墙经常出现较深的开裂区。采用断裂和损伤力学模型结合现场监测工作来研究此现象。该模型可考虑多组节理中裂隙面的各种几何损伤参数。根据应变等效假设可得到基于莫尔-库仑准则的损伤本构方程。运用断裂力学原理分析岩体在开挖过程中原有裂隙产生次生裂纹的现象,推导出岩桥贯通的破坏准则和损伤演化方程并将前述的模型程序化。再运用该新的分析程序对一个水电站洞群工程进行稳定性分析。最后,运用该工程现场监测数据得到的围岩松弛开裂区深度与程序推算的结果做比较,说明二者的劈裂区发育规律很相近。 展开更多
关键词 岩石力学 地下洞室 劈裂破坏 节理岩体本构模型 损伤演化方程 数值分析 现场监测
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修正金属本构模型在超高速撞击模拟中的应用 被引量:3
9
作者 马坤 李名锐 +2 位作者 陈春林 沈子楷 周刚 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期98-110,共13页
为更加准确地计算93钨合金弹超高速撞击Q345钢板问题,构建了修正的金属本构模型。引入GRAY三相物态方程描述材料相态变化,采用Johnson-Cook强度模型描述撞击后期材料的力学行为。结合封加波损伤演化模型以及Johnson-Cook失效模型描述不... 为更加准确地计算93钨合金弹超高速撞击Q345钢板问题,构建了修正的金属本构模型。引入GRAY三相物态方程描述材料相态变化,采用Johnson-Cook强度模型描述撞击后期材料的力学行为。结合封加波损伤演化模型以及Johnson-Cook失效模型描述不同应力三轴度下材料的拉伸、剪切失效行为;引入曹祥提出的断裂演化模型,描述材料失效后应力归零的过程。通过对比超高速撞击数值模拟结果与实验结果,验证了本构模型的适用性,并进一步分析了典型弹靶撞击条件下破片群的空间分布特征。研究结果表明:基于修正金属本构模型获得的超高速撞击靶板穿孔直径、弹体侵蚀长度、破片群扩展速度结果与实验结果一致;GRAY三相物态方程能够相对准确地给出弹体撞击首层靶板以及剩余弹体、破片群撞击第2层靶板时弹靶材料的熔化情况;封加波损伤演化模型能够准确判断超高速撞击过程中靶板是否产生层裂破坏;综合封加波损伤演化模型、Johnson-Cook失效模型以及曹祥提出的断裂演化模型后,数值模拟获得的破片群撞击后效靶板的穿孔面积与累积数量的统计曲线结果与实验结果一致;获得了典型条件下的柱形93钨弹体超高速撞击Q345靶板破片群空间分布结果,破片群的前端具有较高的质量、轴向动量以及横向动量(绝对值)。 展开更多
关键词 超高速撞击 GRAY物态方程 封加波损伤演化模型 Johnson-Cook失效模型 断裂演化模型
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黄土的损伤及其演化规律研究 被引量:4
10
作者 林斌 赵法锁 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2006年第3期17-21,共5页
Q3黄土的应变软化特性可以用含损伤的本构方程来描述,结构性黄土的损伤变量及损伤演化规律的合理确定,对于正确判定黄土的结构损伤程度是十分重要的。试验研究表明,Q3黄土的损伤是受应力状态控制的,在简单加载条件下,导致损伤产生的应... Q3黄土的应变软化特性可以用含损伤的本构方程来描述,结构性黄土的损伤变量及损伤演化规律的合理确定,对于正确判定黄土的结构损伤程度是十分重要的。试验研究表明,Q3黄土的损伤是受应力状态控制的,在简单加载条件下,导致损伤产生的应力门槛值随着含水量增加而线性减小,由刚度损伤和应力损伤假设所导出的损伤演化方程是一致的,它们都随着轴向应变的增加而增加。复杂应力条件下的黄土损伤演化方程的表现形式与简单加载条件下的完全相同,区别只是在于损伤参量的影响因素不同。按损伤理论计算的应力应变关系与试验值的对比说明,试验所推导的损伤变量表达式能较好的反映黄土应力损伤的特性。 展开更多
关键词 黄土 应变 结构强度 损伤 演化方程
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混凝土的两种损伤模型及其应用 被引量:58
11
作者 钱济成 周建方 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 1989年第3期40-47,共8页
本文首先用损伤力学的理论和实验相结合的方法,提出了两种描述混凝土损伤演变的模型——分段曲线模型和双线性模型.算例表明,利用这两种模型均能较好地描述混凝土的损伤特性.本文又将分段曲线模型推广到考虑温度影响的问题.并利用此模... 本文首先用损伤力学的理论和实验相结合的方法,提出了两种描述混凝土损伤演变的模型——分段曲线模型和双线性模型.算例表明,利用这两种模型均能较好地描述混凝土的损伤特性.本文又将分段曲线模型推广到考虑温度影响的问题.并利用此模型用有限元方法计算和分析了柘溪单支墩大头坝表面裂缝的形成,计算结果和大头坝实际情况基本相符. 展开更多
关键词 混凝土 弹性损伤 损伤演变方程 单支墩大头坝 表面裂缝 温度
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水压循环作用下砂岩损伤本构模型研究 被引量:1
12
作者 赵二平 贾小兵 +1 位作者 龚章龙 李建林 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第9期1-7,共7页
针对三峡库区水位反复升降作用下岩体质量劣化易致边坡及地基失稳的问题,以三峡库区典型砂岩为研究对象,利用岩石全自动多功能三轴流变仪开展了不同水压循环作用次数下砂岩力学特性试验研究。结果表明:水压循环次数越多对砂岩试样造成... 针对三峡库区水位反复升降作用下岩体质量劣化易致边坡及地基失稳的问题,以三峡库区典型砂岩为研究对象,利用岩石全自动多功能三轴流变仪开展了不同水压循环作用次数下砂岩力学特性试验研究。结果表明:水压循环次数越多对砂岩试样造成的损伤越大;根据水压循环过程中岩体的应力应变关系曲线特征,借助损伤理论及Weibull概率密度函数,建立了考虑砂岩损伤效应的损伤统计本构模型。对比分析表明:该模型与试验曲线符合较好,能够较好的反映水压循环作用对砂岩的损伤效应;随着水压循环作用次数的增加,Weibull分布参数F和m均逐渐减小; F与围压之间呈指数关系,而m与围压之间呈负指数关系,揭示了水压循环作用下岩样宏观强度逐渐降低的特性。研究成果对库区边坡及地基在水压循环作用下的稳定分析具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 砂岩 水压循环 损伤演化方程 损伤本构方程 岩石材料损伤 广义胡克定律 三轴压缩试验 抗压强度
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断裂能与统一损伤加载面描述的混凝土本构模型 被引量:2
13
作者 何伟 谷钰 徐颖 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1008-1015,共8页
构建一个混凝土损伤本构模型,研究目的为解决现有模型中存在的损伤演化、双轴强度与网格尺寸依赖性问题。基于试验观察,提出符合实际的压缩损伤演化方程;在不可逆热力学的框架下,利用当量转化应力状态的方法,在应变空间构造统一损伤加载... 构建一个混凝土损伤本构模型,研究目的为解决现有模型中存在的损伤演化、双轴强度与网格尺寸依赖性问题。基于试验观察,提出符合实际的压缩损伤演化方程;在不可逆热力学的框架下,利用当量转化应力状态的方法,在应变空间构造统一损伤加载面,以表达混凝土的双轴强度;借助断裂能对损伤阀值正则化的方法,以合理反映应变软化过程中的能量耗散,并达到消除网格尺寸依赖性之目的。采用编制的程序,对单轴与双轴加载、四点弯非比例加载等混凝土试验进行数值计算,验证了模型的合理性与有效性。研究结果表明:模型不仅解决了上述存在的问题,而且具备在较复杂应力路径下预测结构的承载力、变形及裂缝扩展的能力,可为混凝土结构的定量评价提供支持依据。 展开更多
关键词 损伤演化 双轴强度 网格尺寸依赖性 当量转化 损伤加载面 断裂能 应变软化
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土质边坡的安全系数求解 被引量:8
14
作者 张道兵 王军 刘忠桓 《湘潭师范学院学报(自然科学版)》 2004年第2期37-39,共3页
边坡土体的剪切破坏实质是土的结构损伤导致其力学性质变化的最终形式。针对两种损伤的定义 ,本文给出了损伤变量和损伤演化方程 ,同时用损伤力学定义了边坡的安全系数为极限损伤与最大损伤变量之比 ,并给出了应用算例。
关键词 边坡稳定 损伤变量 损伤演化方程 安全系数 破坏概率 损伤力学
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建筑钢材焊接节点在热损伤下的疲劳性能研究
15
作者 赵敏 《焊接技术》 2023年第5期46-50,I0005,I0006,共7页
为了避免热损伤降低建筑钢材焊接节点的疲劳性能,提出建筑钢材焊接节点在热损伤下的疲劳性能研究方法。该方法首先分析了建筑钢材焊接节点的热损伤过程,以此为依据建立建筑钢材焊接节点的热损伤演化方程;其次,设置3个焊接节点,在热损伤... 为了避免热损伤降低建筑钢材焊接节点的疲劳性能,提出建筑钢材焊接节点在热损伤下的疲劳性能研究方法。该方法首先分析了建筑钢材焊接节点的热损伤过程,以此为依据建立建筑钢材焊接节点的热损伤演化方程;其次,设置3个焊接节点,在热损伤下对焊接节点的应变、骨架位移和强度退化程度展开分析,研究热损伤对建筑钢材焊接节点疲劳性能产生的影响。研究结果表明,焊接节点的强度退化程度随着加载位移的增加而增大,在疲劳荷载作用下,焊接节点累积的热损伤越来越多,焊接节点的强度逐渐退化,导致节点出现裂缝,焊接节点的裂缝在反复疲劳荷载作用下逐渐扩大,节点刚度退化。 展开更多
关键词 焊接节点 热损伤演化方程 疲劳性能 应变 强度退化
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混凝土单轴压缩过程中损伤演化与声发射分析
16
作者 栗青 李潜涛 +1 位作者 高阳 李震 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2020年第6期687-693,共7页
为了研究混凝土单轴压缩状态下的损伤演化过程,利用声发射设备采集试样破坏过程的声发射数据,基于声发射信号建立声发射能量表述的损伤本构方程,对损伤程度进行量化表述,提出了损伤因子在启裂强度和损伤强度的取值区间.基于连续介质损... 为了研究混凝土单轴压缩状态下的损伤演化过程,利用声发射设备采集试样破坏过程的声发射数据,基于声发射信号建立声发射能量表述的损伤本构方程,对损伤程度进行量化表述,提出了损伤因子在启裂强度和损伤强度的取值区间.基于连续介质损伤力学,对微裂纹的发育过程和声发射能量数综合分析.结果表明,理论应力应变曲线与试验曲线吻合较好,混凝土单轴压缩过程各阶段吻合度较高,混凝土单轴压缩损伤本构模型具有一定的合理性. 展开更多
关键词 混凝土 单轴压缩 损伤演化 声发射 损伤本构方程 损伤因子 启裂强度 损伤强度
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拉-压应力状态下脆性岩石强度及破坏机制颗粒流模拟 被引量:5
17
作者 黄达 李悦 岑夺丰 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期677-684,共8页
高地应力区地下岩体工程开挖常形成围岩拉-压应力状态,发生岩体张性破坏灾害。本文针对传统PFC平行黏结模型不能模拟脆性岩石高单轴压缩与拉伸强度比的问题,建立双抗拉强度参数的平行黏结强度准则,开展岩石拉-压数值模拟试验,得到了与... 高地应力区地下岩体工程开挖常形成围岩拉-压应力状态,发生岩体张性破坏灾害。本文针对传统PFC平行黏结模型不能模拟脆性岩石高单轴压缩与拉伸强度比的问题,建立双抗拉强度参数的平行黏结强度准则,开展岩石拉-压数值模拟试验,得到了与物理试验接近的拉-压强度,实现了岩石高压拉强度比的模拟,并深入分析了破坏机制。研究结果表明随着围压的增加,破裂面倾角逐渐增大,由拉伸破裂转化为拉-剪破裂,发现了拉-压应力状态下破裂面处的雁行裂纹。根据细观颗粒位移场揭示了破裂面力学性质,随着围压的增加(破裂面倾角逐渐增大),破裂面张性逐渐减弱而剪性增强。可将拉-压应力状态下岩石损伤演化过程大致分为弹性变形阶段、稳定破裂发展阶段、不稳定破裂发展阶段和整体破裂阶段(峰后应力跌落及残余阶段)。围压较大时弹性变形和稳定破裂发展阶段相对较短,不稳定破裂发展阶段相对较长较剧烈,峰后残余阶段破裂面摩擦更强、应力波动较大。 展开更多
关键词 岩石力学 拉-压强度 破坏机制 损伤演化 颗粒流
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含孔碳纤维增强镁合金层合板拉伸性能和失效模式研究 被引量:1
18
作者 方雨汀 盛冬发 +1 位作者 林中照 费鹏 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期105-112,共8页
基于渐进失效模型有限元数值模拟并结合试验,研究在拉伸载荷的作用下不同开孔直径对复合材料层合板的损伤演化过程和剩余强度影响,用扫描电子显微镜对断口形貌和微观损伤模式进行分析。结果表明:随孔径增大,带孔碳纤维增强镁合金层合板... 基于渐进失效模型有限元数值模拟并结合试验,研究在拉伸载荷的作用下不同开孔直径对复合材料层合板的损伤演化过程和剩余强度影响,用扫描电子显微镜对断口形貌和微观损伤模式进行分析。结果表明:随孔径增大,带孔碳纤维增强镁合金层合板强度下降。在拉伸载荷作用下,其失效模式为金属层塑性破坏、纤维层拉伸断裂和层间分层为主的混合失效模式。试验和数值模拟结果吻合,验证了该模型的正确性,对实际工程具有参考价值。 展开更多
关键词 渐进失效模型 碳纤维增强镁合金层合板 开孔直径 损伤演化过程 剩余强度
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复合材料涡轮轴结构损伤演化及失效机理 被引量:1
19
作者 沙云东 黄靖轩 +1 位作者 骆丽 白旭 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期138-153,共16页
针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构损伤演化及失效机理分析,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型及细观力学代表体积元(RVE)模型,预测轴结构的损伤演化并分析其失效机理。反向扭矩下,[... 针对连续纤维增强复合材料涡轮轴结构损伤演化及失效机理分析,基于宏-细观力学跨尺度分析方法,建立了与轴结构试验件尺寸相符合的有限元仿真计算模型及细观力学代表体积元(RVE)模型,预测轴结构的损伤演化并分析其失效机理。反向扭矩下,[45]_(6)轴结构的损伤始于界面开裂,裂纹向两侧钛合金扩展,钛合金的剪切变形最终带动纤维的断裂;正向扭矩下,[45]_(10)轴结构的损伤始于基体损伤,断口两侧钛合金相互挤压摩擦,最终将纤维剪断。开展复合材料失效模式验证试验,通过声发射及扫描电镜技术,实现对失效过程中不同失效模式的判别。将仿真结果与试验结果进行对比验证,验证了模型和方法的有效性。模拟涡轮轴结构在扭转载荷下的损伤演化过程及失效机理,预测失效强度。结果表明:0°和90°铺层时扭转强度最低,45°铺层时扭转强度最高,提高近3倍。本文研究提出的预测模型及分析结论为纤维增强复合材料的设计和应用提供依据。 展开更多
关键词 复合材料涡轮轴 损伤演化 失效机理 失效强度 铺层角度
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陶瓷基复合材料三维有效应力强度失效模型 被引量:3
20
作者 杨成鹏 贾斐 矫桂琼 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2912-2919,共8页
基于陶瓷基复合材料在多轴应力作用下的各向异性损伤演化机制,提出损伤解耦分析的模型和方法,实现定量描述损伤分量之间的耦合影响效应。考虑损伤引起的内应力强化,通过引入有效应力的概念,对微细观损伤造成的材料承载性能衰减进行了表... 基于陶瓷基复合材料在多轴应力作用下的各向异性损伤演化机制,提出损伤解耦分析的模型和方法,实现定量描述损伤分量之间的耦合影响效应。考虑损伤引起的内应力强化,通过引入有效应力的概念,对微细观损伤造成的材料承载性能衰减进行了表征,并提出复杂应力条件下强度失效判别的最大有效应力判据和二次有效应力判据。采用平纹编织C/SiC复合材料,开展了轴向拉伸加卸载、偏轴拉伸加卸载和面内剪切加卸载试验,进行了损伤演化和强度失效分析。模型和试验结果对比分析表明,本文提出的强度理论具有合理性,预测结果准确。 展开更多
关键词 陶瓷基复合材料 强度 损伤演化 损伤耦合 失效准则
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