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层裂损伤孔洞增长模型参数的确定方法及其应用 被引量:4
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作者 张凤国 刘军 +4 位作者 何安民 王裴 王昆 周洪强 赵福祺 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期262-268,共7页
基于自由面速度曲线及其与层裂面处物理量变化之间的关联,考虑层裂损伤演化过程中波的传播与相互作用,进一步探讨了损伤演化过程中的临界状态,分析了孔洞增长层裂损伤模型参数所包含的物理涵义,并给出基于物理的模型参数确定方法.通过... 基于自由面速度曲线及其与层裂面处物理量变化之间的关联,考虑层裂损伤演化过程中波的传播与相互作用,进一步探讨了损伤演化过程中的临界状态,分析了孔洞增长层裂损伤模型参数所包含的物理涵义,并给出基于物理的模型参数确定方法.通过对两种典型延性金属OFHC铜和钽层裂实验结果的模拟,验证了该方法的合理性.本文给出的参数确定方法不仅可以扩展模型的适用范围,有效提高计算结果的可信度,同时,也为其他层裂损伤模型参数的确定提供了很好的借鉴作用. 展开更多
关键词 延性金属 层裂损伤 孔洞增长损伤模型 参数确定
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基于循环孔洞扩张模型的Q355钢超低周疲劳断裂数值模拟 被引量:3
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作者 尹越 张松 +1 位作者 韩庆华 马涛 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第8期246-256,共11页
基于微观断裂力学的循环孔洞扩张模型是进行钢材超低周疲劳断裂分析的有效手段。通过光滑圆棒循环加载试验,确定了Q355钢混合强化模型材料参数;进行了不同加载方式下Q355钢单边缺口试件的超低周疲劳试验,确定了试件的超低周疲劳寿命及... 基于微观断裂力学的循环孔洞扩张模型是进行钢材超低周疲劳断裂分析的有效手段。通过光滑圆棒循环加载试验,确定了Q355钢混合强化模型材料参数;进行了不同加载方式下Q355钢单边缺口试件的超低周疲劳试验,确定了试件的超低周疲劳寿命及其断裂发展过程;建立了单边缺口试件有限元模型,基于有限元分析结果,采用循环孔洞扩张模型对试件的超低周疲劳寿命进行了预测,并通过编写用户子程序,删除断裂单元以模拟试件的断裂扩展过程,对试件的超低周疲劳断裂全过程进行了数值模拟。数值模拟结果与试验结果基本吻合,验证了循环孔洞扩张模型对钢材超低周疲劳断裂全过程数值模拟的适用性。 展开更多
关键词 超低周疲劳 循环孔洞扩张模型 延性断裂 混合强化模型 数值模拟
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基于GTN模型的20钢孔洞扩张比数值模拟 被引量:4
3
作者 张颖 刘爱玲 +1 位作者 李彬 戴光 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期343-347,共5页
孔洞扩张比VG可以作为描述钢材损伤时微孔洞演化情况的细观损伤变量,GTN模型可用于金属塑性材料的细观损伤有限元模拟。应用GTN模型模拟20钢圆棒型缺口试件拉伸过程的不同阶段,得到细观损伤参量应力三轴度Rσ、等效塑性应变εp、孔洞体... 孔洞扩张比VG可以作为描述钢材损伤时微孔洞演化情况的细观损伤变量,GTN模型可用于金属塑性材料的细观损伤有限元模拟。应用GTN模型模拟20钢圆棒型缺口试件拉伸过程的不同阶段,得到细观损伤参量应力三轴度Rσ、等效塑性应变εp、孔洞体积百分数f及孔洞扩张比VG在试件中心截面的变化规律。结果表明:在整个拉伸过程中,上述参数的数值随着载荷的增加而增大,且εp对VG的影响较大。当试件断裂时,试件缺口截面中心位置的细观损伤参量值大于缺口根部的值,此时20钢的临界孔洞扩张比VGC为3.134。 展开更多
关键词 GTN模型 孔洞扩张比 20钢 细观损伤
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锈损冷弯薄壁钢板的断裂机制与断裂模型 被引量:2
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作者 徐善华 赵晓蒙 +2 位作者 张海江 张宗星 王亮 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第14期14130-14135,共6页
为研究锈蚀对冷弯薄壁钢板断裂机制的影响,本工作选取在工业环境中服役多年的C形钢檩条,从其平板部位和弯角部位截取标准试件进行单调拉伸试验,并通过有限元数值分析研究了锈坑深度、深径比和截面损失率对其应力三轴度和等效塑性应变的... 为研究锈蚀对冷弯薄壁钢板断裂机制的影响,本工作选取在工业环境中服役多年的C形钢檩条,从其平板部位和弯角部位截取标准试件进行单调拉伸试验,并通过有限元数值分析研究了锈坑深度、深径比和截面损失率对其应力三轴度和等效塑性应变的影响。拉伸试验结果表明:随锈蚀程度增大,试件的塑性硬化阶段和颈缩阶段逐渐缩短,屈服阶段逐渐消失;试件的屈服强度、极限强度和断裂应变逐渐减小。有限元分析结果表明:应力三轴度随锈坑深度和深径比增加逐渐增大,随截面损失率的增加变化不显著;等效塑性应变随锈坑深度和截面损失率增加明显增大,随锈坑深径比增加呈现先增大后减小的趋势。本工作还建立了应力三轴度和等效塑性应变相对值与锈坑深度、深径比和截面损失率的拟合公式,根据拟合结果,对空穴增长模型(VGM模型)和应力修正临界应变模型(SMCS模型)进行修正,从而推导出点蚀损伤和全面腐蚀损伤下冷弯薄壁钢板的断裂模型。 展开更多
关键词 锈蚀 冷弯薄壁钢板 断裂机制 空穴增长模型(VGM模型) 应力修正临界应变模型(SMCS模型)
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基于钢材单轴拉伸试验的微观断裂模型预测规律分析 被引量:1
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作者 李万润 郭赛聪 杜永峰 《东南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期958-966,共9页
基于钢材单轴拉伸试验,提出了关于拉伸试验数据和真实应力应变曲线的修正方法.开发了VGM模型和SMCS模型的USDFLD用户子程序,用于微观断裂模型的有限元模拟,分析了应力三轴度对等截面和非等截面构件微观断裂模型预测结果的影响.结果表明... 基于钢材单轴拉伸试验,提出了关于拉伸试验数据和真实应力应变曲线的修正方法.开发了VGM模型和SMCS模型的USDFLD用户子程序,用于微观断裂模型的有限元模拟,分析了应力三轴度对等截面和非等截面构件微观断裂模型预测结果的影响.结果表明,进行等截面构件的本构曲线拟合时应同时考虑颈缩点真实应力和断裂点真实应力的修正.受应力三轴度的影响,在等截面拉伸条件下SMCS模型预测的断裂位移普遍小于VGM模型.非等截面拉伸条件下应力三轴度的变化趋势多样,SMCS模型预测两板相交构件的断裂变形量远大于VGM模型,前者为后者的3.10倍.当拉伸构件存在多个断裂危险点时,VGM模型与SMCS模型的启裂点出现于不同位置处,建议以VGM模型预测位置为准. 展开更多
关键词 拉伸试验 延性断裂 空穴扩张模型 应力三轴度
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金属塑性材料细观损伤过程声发射特性实验研究 被引量:5
6
作者 张颖 李彬 +2 位作者 赵广宇 周俊鹏 刘爱玲 《中国测试》 CAS 北大核心 2015年第1期115-119,共5页
采用声发射基本参数能量计数对金属塑性材料细观损伤机制及微孔洞演化过程进行研究。以20钢和Q345钢为例,采用GTN模型模拟求得光滑缺口试件拉伸过程中细观损伤参数的变化情况,进行拉伸实验获取材料的力学及声发射信息。结合模拟和实验数... 采用声发射基本参数能量计数对金属塑性材料细观损伤机制及微孔洞演化过程进行研究。以20钢和Q345钢为例,采用GTN模型模拟求得光滑缺口试件拉伸过程中细观损伤参数的变化情况,进行拉伸实验获取材料的力学及声发射信息。结合模拟和实验数据,分析两种试件拉伸过程孔洞扩张比和累积能量计数的变化规律,建立基于累积能量计数的孔洞扩张比量化评价经验公式。结果表明:采用累积能量计数解释金属塑性材料的微孔洞演化过程清晰合理,可以有效区分20钢与Q345钢的细观损伤差异。 展开更多
关键词 声发射 细观损伤 孔洞扩张比 累积能量计数 GTN模型
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IGBT模块焊料层空洞生长分析与评估方法 被引量:4
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作者 唐圣学 马强 +2 位作者 陈冬 姚芳 王希平 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期244-254,共11页
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在实际工况中会受到周期性的交变电、热、机械力等多种应力作用,极易导致焊料层空洞的快速融合、生长,造成焊料层分层脱落和失效。通过进行焊料层多物理场耦合建模仿真和老化试验,研究了芯片焊料层空洞大... 绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块在实际工况中会受到周期性的交变电、热、机械力等多种应力作用,极易导致焊料层空洞的快速融合、生长,造成焊料层分层脱落和失效。通过进行焊料层多物理场耦合建模仿真和老化试验,研究了芯片焊料层空洞大小、位置以及分布对模块结温和应力的影响;进而,提出了老化过程中焊料层空洞的生长模型,分析了模块热特性随空洞生长过程的变化规律;然后,通过研究反映空洞热阻的Cauer热网络模型及其参数提取方法,提出了利用模块热阻增加率评估焊料层空洞生长程度的方法。结果表明:在生长初期(空洞率≤5%),焊料层中心空洞对热阻、芯片结温的影响大于边缘空洞,对应力的影响则相反;在生长后期,芯片焊层空洞率大于30%、直接敷铜(DBC)衬底焊料层空洞率大于40%,不同生长模型的影响基本一致。最后通过功率循环老化、超声波检测以及结温测试,验证了结论。 展开更多
关键词 IGBT模块 空洞生长 Cauer热网络模型 有限元分析
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T型圆钢管相贯节点超低周疲劳断裂及极限承载力分析 被引量:1
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作者 孟文清 张翰阳 尹越 《结构工程师》 2021年第2期27-35,共9页
根据试验建立了T型圆钢管相贯节点有限元模型,采用基于微观断裂机制的循环空穴扩张模型CVGM(cyclic void growth model)对T型圆钢管相贯节点进行韧性断裂预测,预测的断裂位置及断裂荷载与试验结果基本一致,验证了循环空穴扩张模型的准... 根据试验建立了T型圆钢管相贯节点有限元模型,采用基于微观断裂机制的循环空穴扩张模型CVGM(cyclic void growth model)对T型圆钢管相贯节点进行韧性断裂预测,预测的断裂位置及断裂荷载与试验结果基本一致,验证了循环空穴扩张模型的准确性。结合基于CVGM的断裂扩展模型,编制VUMAT用户子程序,对T型圆钢管相贯节点的韧性断裂扩展进行了数值模拟,确定连接的最终失效模式为热影响区的撕裂破坏,该失效模式及其对应的极限承载力与试验结果相符。 展开更多
关键词 T型圆钢管相贯节点 韧性断裂 循环空穴扩张模型 断裂扩展 极限承载力
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钢管-节点板T形受弯连接韧性断裂及极限承载力分析
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作者 尹越 徐丽森 郑力 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 EI CSCD 北大核心 2019年第A02期127-133,共7页
建立了钢管-节点板T形连接有限元模型,采用基于微观断裂机制的空穴扩张模型(VGM)对钢管-节点板T形受弯连接进行韧性断裂预测,预测的断裂位置及断裂荷载与试验结果基本一致,验证了空穴扩张模型的断裂判据.结合基于VGM的连续损伤模型,编制... 建立了钢管-节点板T形连接有限元模型,采用基于微观断裂机制的空穴扩张模型(VGM)对钢管-节点板T形受弯连接进行韧性断裂预测,预测的断裂位置及断裂荷载与试验结果基本一致,验证了空穴扩张模型的断裂判据.结合基于VGM的连续损伤模型,编制VUMAT用户子程序,对钢管-节点板T形受弯连接的韧性断裂扩展进行了数值模拟,确定连接的最终失效模式为冲剪作用导致的钢管管壁的撕裂破坏,该失效模式及其对应的极限承载力与试验结果相符.比较了钢管-节点板T形受弯连接发生过大塑性变形和冲剪破坏2种极限状态对应的极限承载力,结果表明所研究的钢管-节点板T形受弯连接的抗弯承载力由其变形极限状态控制. 展开更多
关键词 钢管-节点板T形受弯连接 韧性断裂 极限承载力 空穴扩张模型 断裂扩展
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基于Gurson模型的船用金属单向拉伸断裂分析 被引量:2
10
作者 王江超 卓子超 熊家炜 《船舶与海洋工程》 2020年第4期44-49,70,共7页
船体结构在外力载荷的作用下会有断裂失效的风险,针对船用金属试件的单向拉伸断裂现象,采用Gurson模型进行数值分析。阐述Gurson模型及相关理论,并基于C++语言实现其求解功能。分别研究初始缺陷比例、外部载荷、材料弹性模量和抗断裂性... 船体结构在外力载荷的作用下会有断裂失效的风险,针对船用金属试件的单向拉伸断裂现象,采用Gurson模型进行数值分析。阐述Gurson模型及相关理论,并基于C++语言实现其求解功能。分别研究初始缺陷比例、外部载荷、材料弹性模量和抗断裂性能对金属试件断裂现象的影响。通过与Q235低碳钢及铝合金的单向拉伸试验测量数据相对比,发现二者具有较好的一致性,说明该方法在评估结构断裂性能方面是可行的,程序是可靠的。 展开更多
关键词 单向拉伸断裂 Gurson模型 空穴成核及生长 塑性应变 船用金属
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锈蚀对钢材低周疲劳性能的影响分析 被引量:3
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作者 宋方远 谢旭 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期2285-2294,共10页
以我国钢桥结构中使用较多的Q345钢材为例,对人工加速锈蚀试样进行2种应变幅下的低周疲劳试验研究.应用精细的有限元模型分析,基于微观断裂判据——循环空穴扩张模型(CVGM),对锈蚀钢材的低周疲劳断裂机理进行分析,讨论蚀坑对钢材低周疲... 以我国钢桥结构中使用较多的Q345钢材为例,对人工加速锈蚀试样进行2种应变幅下的低周疲劳试验研究.应用精细的有限元模型分析,基于微观断裂判据——循环空穴扩张模型(CVGM),对锈蚀钢材的低周疲劳断裂机理进行分析,讨论蚀坑对钢材低周疲劳(LDF)寿命的影响机理,并验证方法的有效性.结果表明,质量损失率约为6%的锈蚀Q345钢材试样的低周疲劳寿命比无锈蚀钢材减少约30%;完好试样与锈蚀试样的稳定滞回环形状几乎相同,锈蚀对钢材承载能力影响较小;在1%应变幅作用下,试样破坏现象为脆性的低周疲劳破坏,而在2.5%应变幅作用的循环荷载下,试样发生延性的超低周疲劳破坏.锈蚀引起钢材超低周疲劳寿命下降程度与蚀坑位置的应变集中有关,随着应变集中程度的增加,疲劳寿命的下降增大. 展开更多
关键词 钢桥抗震设计 坑蚀 低周疲劳 循环空穴扩张模型 疲劳寿命
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外加应力作用下UO_(2)中空洞演化过程的相场模拟 被引量:4
12
作者 姜彦博 柳文波 +2 位作者 孙志鹏 喇永孝 恽迪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期226-236,共11页
本工作建立了外加应力作用下UO_(2)中空洞演化的相场模型.首先,使用摄动迭代法求解了弹性平衡方程,对外加应力下单个空洞周围的应力分布进行了计算,结果表明空洞边缘有应力集中现象,模拟得到的应力分布和解析解一致.然后,利用相场方法... 本工作建立了外加应力作用下UO_(2)中空洞演化的相场模型.首先,使用摄动迭代法求解了弹性平衡方程,对外加应力下单个空洞周围的应力分布进行了计算,结果表明空洞边缘有应力集中现象,模拟得到的应力分布和解析解一致.然后,利用相场方法模拟了不同外加应力下单个空洞的演化过程,结果表明随着外加应力的增大,空洞的生长速度加快.最后,研究了外加应力对多晶体系中晶粒长大和空洞演化的影响,结果表明,不同晶粒内的应力大小不同,应力越小的晶粒越容易长大,尺寸越大的空洞的边缘应力也越大.晶间空洞与弯曲晶界存在相互作用,一方面晶界附近的空洞会生长成透镜状,另一方面空洞对晶界也有钉扎作用,能减缓晶界的迁移.此外,外加应力会加速多晶系统中空洞的生长,并且本文计算得到了外加应力与空洞半径的关系,发现外加应力越大,空洞的生长越快. 展开更多
关键词 相场模拟 空洞演化 晶粒生长 外加应力
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坑蚀对结构钢材低周疲劳性能的影响
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作者 沈玲华 AMOAKO-ATTA Godwin 王彤 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2019年第3期83-90,共8页
为研究坑蚀对钢材低周疲劳性能的影响,以中国常用的结构钢材Q345为例,通过有限元分析并基于微观断裂判据循环空穴扩张模型(CVGM),对坑蚀钢材试件进行低周疲劳断裂预测,并通过与完好试件的结果对比,分析了蚀坑对钢材低周疲劳寿命的影响... 为研究坑蚀对钢材低周疲劳性能的影响,以中国常用的结构钢材Q345为例,通过有限元分析并基于微观断裂判据循环空穴扩张模型(CVGM),对坑蚀钢材试件进行低周疲劳断裂预测,并通过与完好试件的结果对比,分析了蚀坑对钢材低周疲劳寿命的影响机理。在此基础上,研究了蚀坑的几何特征、分布形式以及荷载的应变幅等因素对钢材低周疲劳寿命的影响规律。结果表明:由于蚀坑断裂起始点等效塑性应变的加倍累积,与均匀锈蚀相比,蚀坑的存在更显著地改变了钢材的应力分布,进而降低其低周疲劳寿命,降低幅度可达50%以上;蚀坑深度和直径分别达到截面宽度的5%和厚度的20%以上时,断裂起始点的等效塑性应变随蚀坑深度增大而增加,低周疲劳寿命相应减小;多蚀坑试件的低周疲劳寿命总体上比单蚀坑试件明显降低,降幅为20%~30%;随应变幅增大,坑蚀对钢材低周疲劳性能的影响逐渐增大;基于强度等效原则的等效厚度设计方法无法反映坑蚀对钢材低周疲劳性能的影响。 展开更多
关键词 钢材 坑蚀 低周疲劳 循环空穴扩张模型 等效塑性应变
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X形圆钢管相贯节点焊缝断裂预测及承载力分析 被引量:4
14
作者 韩涵 郑涛 +1 位作者 王旭东 黄政华 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2022年第13期99-105,共7页
为了验证应力加权损伤模型(SWDM)对相贯节点在单调荷载作用下延性断裂预测的适用性,对正交设计的23个X形圆钢管相贯节点进行有限元分析。应用空穴扩张模型(VGM)和SWDM,得到了荷载和断裂点损伤度曲线,通过洛德角参数的变化,分析了断裂点... 为了验证应力加权损伤模型(SWDM)对相贯节点在单调荷载作用下延性断裂预测的适用性,对正交设计的23个X形圆钢管相贯节点进行有限元分析。应用空穴扩张模型(VGM)和SWDM,得到了荷载和断裂点损伤度曲线,通过洛德角参数的变化,分析了断裂点的应力状态,对比了VGM和SWDM预测结果;运用ABAQUS子程序模拟了焊缝破坏过程,分析了节点几何参数对焊缝承载力的影响。结果表明:SWDM预测的断裂荷载要低于VGM,断裂点的应力状态是由轴对称拉伸或压缩状态向平面应变状态的趋势变化,通过引入洛德角参数,SWDM能准确地模拟节点在不同应力状态下的损伤累积,预测精度高于VGM,适用性更好;焊缝的开裂始于鞍点处,并迅速向冠点发展,导致节点破坏;节点支主管壁厚一定时,支主管外径比和主管径厚比越大,焊缝承载力越低;《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)中焊缝承载力计算公式未考虑焊缝受力不均匀的影响,计算结果会出现偏不安全的情况。 展开更多
关键词 相贯节点 应力加权损伤模型 空穴扩张模型 断裂预测模型 焊缝承载力
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不同断裂模型在钢结构断裂破坏预测中的比较 被引量:3
15
作者 黄学伟 赵军 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2018年第1期93-101,共9页
为对比分析不同断裂模型在钢结构断裂破坏预测中的适用性,选取3类典型的断裂模型(微孔扩展模型、GTN模型、连续损伤模型)对钢结构的断裂破坏进行预测分析。首先基于试验数据标定了Q345钢材以及焊缝金属的断裂模型参数,然后将这3类断裂... 为对比分析不同断裂模型在钢结构断裂破坏预测中的适用性,选取3类典型的断裂模型(微孔扩展模型、GTN模型、连续损伤模型)对钢结构的断裂破坏进行预测分析。首先基于试验数据标定了Q345钢材以及焊缝金属的断裂模型参数,然后将这3类断裂模型通过ABAQUS的用户子程序嵌入到有限元分析程序中,最后将这3类模型应用到开孔板以及梁柱焊接节点的断裂破坏分析中。结果表明:3类模型均能很好地预测开孔板和节点裂纹的起始和发展过程;3类模型对于开孔板断裂位移的预测精度相当,但对于相对复杂的梁柱焊接节点,GTN模型对裂纹起始位移的预测精度明显高于其他2类模型。 展开更多
关键词 钢结构 断裂预测 微孔扩展模型 GTN模型 连续损伤模型 适用性
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考虑Lode参数影响的Q235B钢循环微孔扩展模型 被引量:1
16
作者 赵威 黄学伟 +1 位作者 赵军 葛建舟 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2021年第4期124-130,共7页
基于微观机制的循环微孔扩展模型可以用来预测钢材的超低周疲劳断裂,但是该模型主要考虑应力三轴度的影响,而忽略了Lode参数对钢材超低周疲劳断裂的影响。在循环微孔扩展模型(CVGM模型)的基础上,提出了考虑Lode参数影响的断裂模型(LCVG... 基于微观机制的循环微孔扩展模型可以用来预测钢材的超低周疲劳断裂,但是该模型主要考虑应力三轴度的影响,而忽略了Lode参数对钢材超低周疲劳断裂的影响。在循环微孔扩展模型(CVGM模型)的基础上,提出了考虑Lode参数影响的断裂模型(LCVGM模型)。采用Q235B钢材设计并加工了一批可表征不同应力状态的试件,开展了试件的单调拉伸和超低周循环加载试验。根据试验和有限元计算结果,得到了Q235B钢材的LCVGM模型参数。最后,利用考虑Lode参数影响的Q235B钢材的LCVGM模型预测了平面应变试件的超低周疲劳断裂过程,预测结果与试验结果的吻合很好,并且比CVGM模型的预测精度更高。 展开更多
关键词 Q235B钢材 超低周疲劳断裂 Lode参数 循环微孔扩展模型
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材料损伤断裂中微孔洞的增长
17
作者 刘立柱 张昌锁 贾继忠 《太原理工大学学报》 CAS 2003年第4期504-508,共5页
提出了基于无限基体假定的微孔洞增长模型。模型中认为微孔洞增长是周围基体释放的应变能与表面能及周围基体运动的动能之间相互转化的结果。由此得到微孔洞的增长方程 ,并以OFHC铜与LY1 2铝为例进行了计算 ,得到微孔洞增长的一些一般... 提出了基于无限基体假定的微孔洞增长模型。模型中认为微孔洞增长是周围基体释放的应变能与表面能及周围基体运动的动能之间相互转化的结果。由此得到微孔洞的增长方程 ,并以OFHC铜与LY1 2铝为例进行了计算 ,得到微孔洞增长的一些一般性规律 ,与文献 [1 ]的计算结果定性吻合。 展开更多
关键词 损伤断裂 增长模型 微孔洞
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Identification of ductile fracture model parameters for three ASTM structural steels using particle swarm optimization
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作者 Ya-zhi ZHU Shi-ping HUANG Hao HONG 《Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering)》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第6期421-442,共22页
Accurate prediction of ductile fracture requires determining the material properties,including the parameters of the constitutive and ductile fracture model,which represent the true material response.Conventional cali... Accurate prediction of ductile fracture requires determining the material properties,including the parameters of the constitutive and ductile fracture model,which represent the true material response.Conventional calibration of material parameters often relies on a trial-and-error approach,in which the parameters are manually adjusted until the corresponding finite element model results in a response matching the experimental global response.The parameter estimates are often subjective.To address this issue,in this paper we treat the identification of material parameters as an optimization problem and introduce the particle swarm optimization(PSO)algorithm as the optimization approach.We provide material parameters of two uncoupled ductile fracture models—the Rice and Tracey void growth model(RT-VGM)and the micro-mechanical void growth model(MM-VGM),and a coupled model—the gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)model for ASTM A36,A572 Gr.50,and A992 structural steels using an automated PSO method.By minimizing the difference between the experimental results and finite element simulations of the load-displacement curves for a set of tests of circumferentially notched tensile(CNT)bars,the calibration procedure automatically determines the parameters of the strain hardening law as well as the uncoupled models and the coupled GTN constitutive model.Validation studies show accurate prediction of the load-displacement response and ductile fracture initiation in V-notch specimens,and confirm the PSO algorithm as an effective and robust algorithm for seeking ductile fracture model parameters.PSO has excellent potential for identifying other fracture models(e.g.,shear modified GTN)with many parameters that can give rise to more accurate predictions of ductile fracture.Limitations of the PSO algorithm and the current calibrated ductile fracture models are also discussed in this paper. 展开更多
关键词 Parameter calibration void growth model(VGM) Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)model A36 steel A572 Gr.50 steel A992 steel Particle swarm optimization(PSO)
原文传递
基于钢框架梁柱焊接节点超低周疲劳性能的焊接孔构造优化研究 被引量:1
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作者 吴雨杭 李元齐 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期206-215,共10页
强往复荷载作用可能导致钢框架梁柱节点的焊接孔处发生超低周疲劳(ULCF)断裂,将数值模拟的应力应变状态代入循环孔洞扩张模型(CVGM)是预测ULCF断裂的普遍方法。将上述方法扩展至改进循环孔洞扩张模型(ICVGM),可用于各类焊接孔形节点的... 强往复荷载作用可能导致钢框架梁柱节点的焊接孔处发生超低周疲劳(ULCF)断裂,将数值模拟的应力应变状态代入循环孔洞扩张模型(CVGM)是预测ULCF断裂的普遍方法。将上述方法扩展至改进循环孔洞扩张模型(ICVGM),可用于各类焊接孔形节点的断裂预测,给出优化的焊接孔形。为此,基于既有试验数据提出ICVGM参数标定方法,确定Q355钢的相关参数;将ICVGM预测结果与钢框架节点局部试件断裂试验结果进行对比,揭示二者的一致性,验证ICVGM较CVGM的准确性;同时,采用ICVGM获得不同焊接孔形节点的断裂倾向,提出优化建议及合理孔形。有限元参数分析表明:增加焊接孔长度可以降低节点的断裂倾向;采用半圆形及FEMA-350推荐孔形节点的断裂倾向最低;优化孔形使得断裂位置由热影响区转移至母材,从而提高节点延性。 展开更多
关键词 梁柱焊接节点 往复作用 超低周疲劳断裂 改进循环孔洞扩张模型 参数标定 优化焊接孔形
原文传递
钢结构焊接连接延性断裂分析 被引量:1
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作者 蔡亮亮 王玺 +2 位作者 方喆立 吴川 李来委 《钢结构(中英文)》 2024年第3期7-14,共8页
焊接连接是钢结构最主要的连接方式之一,焊接过程中焊缝附近热影响区内的钢材材质可能因金相组织变化而硬化,热影响区内也会存在裂纹等焊接缺陷,因此,热影响区是焊接连接受拉断裂的薄弱环节。为研究梁柱节点和钢梁拼接节点中钢梁受拉翼... 焊接连接是钢结构最主要的连接方式之一,焊接过程中焊缝附近热影响区内的钢材材质可能因金相组织变化而硬化,热影响区内也会存在裂纹等焊接缺陷,因此,热影响区是焊接连接受拉断裂的薄弱环节。为研究梁柱节点和钢梁拼接节点中钢梁受拉翼缘焊接连接热影响区的延性断裂,制作了Q355D钢材十字焊接连接和对接焊接连接试验试件,并对其进行单调拉伸试验研究,分别建立了焊接连接试件的理想有限元模型和在应力集中位置引入钝化缺口的缺陷有限元模型并进行非线性有限元分析,采用孔洞扩张模型预测了焊接连接试件的延性断裂,编制了VUMAT子程序,在有限元分析过程中,依据孔洞扩张模型的断裂判据不断删除断裂失效单元,对焊接连接试件的断裂扩展过程进行了数值模拟,建立了不同大小网格的焊接连接试件有限元模型,对焊接连接试件延性断裂进行了网格敏感性分析。试验结果表明:试验试件达到极限承载力后均在焊接热影响区内发生伴随着明显塑性变形的延性断裂破坏,十字焊接连接试件和对接焊接连接试件的断裂位移分别为15.9,18.3 mm,两种焊接连接具有较好的塑性变形能力;基于理想有限元模型预测的焊接连接断裂位置与试验观察一致,但预测得到两种焊接连接试件的断裂位移分别为30.5,29.1 mm,均明显晚于试验结果,说明缺陷对两种焊接连接试件的延性断裂有较大不利影响;基于缺陷有限元模型预测得到两种焊接连接试件的断裂位移分别为14.9,17.2 mm,与试验结果吻合较好,说明引入钝化缺口是考虑焊接缺陷不利影响的一种可行方法;采用VUMAT子程序进行数值模拟得到的焊接连接试件断裂扩展路径与试验结果基本一致,验证了采用孔洞扩张模型进行钢结构焊接连接延性断裂扩展分析的适用性;网格敏感性分析结果表明,两种焊接连接试件断裂位置处的应力、应变梯度较小,采用较大网格尺寸的有限元模型进行其延性断裂数值分析仍能得到比较准确的结果,且能大幅提高计算效率。 展开更多
关键词 焊接连接 延性断裂 孔洞扩张模型 缺陷 断裂扩展
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