基于黏聚区模型的沥青路面反射裂缝数值模拟

为研究半刚性基层沥青路面反射裂缝的扩展规律,结合ABAQUS有限元软件,采用双线性黏聚区模型模拟了半圆弯曲试验断裂过程,将模拟得到的荷载-线位移曲线与试验结果进行对比以验证黏聚区模型在开裂分析中的适用性,其次使用弹簧单元模拟Winker地基,同时将黏聚区模型应用在沥青路面有限元模型中,研究沥青面层反射裂缝扩展规律。结果表明,双线性黏聚区模型在沥青混凝土开裂过程具有良好适用性;在加载过程中半圆弯曲试件经历了弹性、损伤和断裂3个阶段,荷载峰值为试件达到初始损伤点的7.39倍;损伤单元主要集中在轮印正下方,随着加载位移的不断增加,损伤单元向四周扩展,单元逐步失效形成宏观裂缝;路面结构参数中,基层模量、地基反应模量的增加对面层阻止反射裂缝扩展有利,而面层模量的增加则不利于面层阻止反射裂缝扩展。

整体复合材料结构失效分析的粘聚区模型

对近年来复合材料分层问题的粘聚区模型研究现状及其在整体复合材料结构元件连接界面的失效评估中的应用情况进行了简要的评述。重点指出了在目前的研究工作中存在的两类主要问题:(1)复合材料层间粘聚区模型有待解决的一些基本问题;(2)基于粘聚区模型元件连接界面的复杂失效机理模拟问题。最后指出了进一步开展的重点研究方向。

混凝土梁裂纹扩展的内聚区模型数值模拟

为了对混凝土简支梁进行动载荷下断裂破坏的数值模拟,运用动力学虚功原理、时间步长、双线性内聚区模型,采用常规有限元下内聚区模型相结合的方法,编制了简支梁动态分析的程序代码.借助于商业软件ABAQUS强大的前、后处理的功能,验证内聚单元尺寸应当控制在内聚区长度的二分之一以内.在裂纹开裂后的起始阶段,裂纹扩展速度较慢,随后以平稳速度向上传播.算例证明,常规有限元与内聚区模型相结合的方法在模拟裂纹自然发生的断裂过程方面有着广阔的应用前景.

基于黏聚区模型的Z-pin增强复合材料T型接头分层损伤研究

复合材料T型接头Z-pin增强就是将直径非常细的金属或复合材料pin针植入筋条-蒙皮截面,通过Z-pin的桥接牵引提高接头力学性能。采用ABAQUS有限元软件分别建立了T型接头与Zpin增强T型接头的三维数值计算模型。基于黏聚区模型,采用新的简化后Z-pin桥接牵引关系模拟Z-pin增强作用过程。模拟了T型接头的拉伸失效模式,计算了其拉伸强度和总耗散能,对比分析了有无Z-pin增强2种接头的载荷-位移曲线和损伤耗散能-位移曲线。数值计算结果与文献中数据符合较好。结果表明:Z-pin增强T型接头的极限载荷与极限位移相比于无增强T型接头分别提高了66%和304%;2种接头的载荷-位移曲线斜率相同,初始损伤载荷一致;Z-pin增强T型接头在拉伸破坏过程中相比于无增强接头吸收能量多13.74倍。

基于双线形软化黏聚区模型的混凝土路面损伤开裂及承载力分析

为探究混凝土塑性软化对混凝土路面损伤及承载力的影响,基于双线形软化黏聚区模型,结合ABAQUS有限元软件,对三点加载混凝土小梁试验全过程进行模拟.比较了单、双线形软化黏聚区模型,计算了应力比为0.15、0.25、0.35的双线形软化黏聚区模型的模拟误差,分析了Winkler地基上混凝土路面板从加载到断裂全过程的承载力和截面应力分布变化.结果表明,采用应力比为0.25的双线形软化黏聚区模型,小梁的加载力裂纹张开位移曲线模拟结果与试验结果一致,小梁和混凝土板的极限承载力分别出现在底部混凝土发生损伤和开裂阶段,混凝土板极限承载力大小为板底拉应力达到混凝土抗拉强度时的1.75倍,为板底刚开始出现宏观裂缝时的1.09倍.Winkler地基上的混凝土板加载破坏表现出脆性断裂特征.

粘聚区模型在复合材料层间失效分析中的研究现状

复合材料已被广泛应用于各个领域,分层破坏是复合材料主要的破坏形式之一。对复合材料分层失效分析中主要的方法粘聚区模型进行详细的阐述。首先介绍了粘聚区模型发展历史、界面强度参数和本构关系的研究现状并对存在的问题进行了分析,然后对该模型在复合材料层间失效分析应用现状进行了阐述,重点分析了该模型在有限元应用中存在的问题。研究表明,近年来,CZM已逐步成为复合材料分层失效研究的主要方法,但在应用中需要解决强度参数确定准确性、计算收敛困难和计算效率不高等问题。

基于黏聚区模型的混凝土细观断裂分析

为探究混凝土细观结构特征对小梁开裂的影响,通过对混凝土内骨料、孔隙和砂浆进行参数化建模以及在结构单元间插入黏结单元的方法,建立了混凝土小梁细观开裂分析模型.对三点加载小梁断裂全过程进行了模拟,分析了孔隙率、骨料体积分数和骨料-砂浆界面强度等细观结构特征对小梁开裂和承载力的影响.结果表明:小梁承受荷载、裂缝形态及扩展路径的数值模拟结果与试验结果一致,验证了模型的可靠性;当孔隙率从0增大到6%,小梁极限承载力减小24.5%,裂缝沿孔隙多的路径扩展;当骨料体积分数从20%增大到50%,小梁极限承载力增大17.4%,开裂消耗的断裂能增加;当骨料-砂浆界面强度从1.24 MPa增大到3.10 MPa,小梁极限承载力增大30.3%,且随骨料-砂浆界面强度增加而线性增长.

含裂纹简支梁在均布荷载作用下的内聚区模型解析函数

对于含切口简支梁受均布荷载作用的问题,基于Williams应力函数,通过边界配置法并借用无裂纹体应力边界条件,求得了含高阶项的全场解析解及相应的应力强度因子K_Ⅰ。基于"Duan and Nakagawa’s"模型,通过对首项(奇异项)进行加权积分,消除了裂缝尖端应力呈无穷大的奇异性,得到了内聚区模型的全场解析解。通过对不同解法下典型截面正应力分布的比较,表明内聚区模型解消除了裂缝尖端应力的奇异性,比函数叠加法的结果精度更高,这样的数学力学模型可以从宏观上反映混凝土类材料的断裂特性。

基于散射区模型与参数聚类的室外NLOS单站定位算法

室外非视距(non line of sight,NLOS)环境中障碍物会阻碍终端电磁波信号直接传播到基站,而且该条件下单基站收集的定位信息不足,导致定位精度不高。针对上述问题,提出一种基于空间布局的散射区模型和基于参数聚类的定位算法。根据固定基站附近的空间布局确定散射区并构建散射区模型,该算法基于该模型收集多径信号的测量参数,将k-means聚类(k-means clustering)和均值漂移聚类(means shift clustering)算法有效结合对参数聚类处理,再根据聚类结果和单站定位系统的几何结构建立方程组,将方程组的求解问题转化为非线性优化问题并利用列文伯格-马夸尔特(Levenberg-Marquardt,LM)算法求解优化问题估计目标位置。仿真结果表明,在室外NLOS环境中,且仅提供单个基站的条件下,该算法可以有效提高定位结果的精度。

基于内聚区模型的连续油管韧性断裂研究

依据连续油管用CT80钢的三点弯曲试样的断裂实验,通过基于改进Levenberg-Marquardt优化算法的反演分析确定了CT80钢的内聚区模型参数,为连续油管的韧性断裂研究提供了有效的内聚区模型。将所确定的最优内聚区模型通过UMAT嵌入ABAQUS软件,建立了井筒内含环向穿透裂纹连续油管的有限元模型,模拟了有内压和无内压条件下裂纹韧性的扩展规律。通过研究含裂纹连续油管的加载面轴向力随加载位移的变化,确定了连续油管的临界穿透裂纹尺寸,为连续油管的"先漏后断"评定提供依据。结果表明:内压使裂纹更容易扩展,且裂纹的初始尺寸越小,内压的作用越明显;内压对临界穿透裂纹尺寸会产生显著影响,承受30MPa内压的连续油管,在轴向极限拉力作用下的临界穿透裂纹尺寸仅为无内压情况下的52.7%。

混凝土黏聚开裂模型若干进展

黏聚模型是用来描述混凝土断裂行为的基本模型,首先介绍了混凝土的黏聚开裂模型的基本概念,总结了确定黏聚区的本构方程的各种方法,即直接单轴拉伸测试、J积分方法、R曲线法、柔度法和逆推法.然后介绍了黏聚模型在Ⅰ型和复合型裂纹问题、疲劳断裂问题中的应用以及黏聚模型与混凝土尺寸效应的关系.最后对黏聚开裂模型与桥联模型、带状裂缝模型进行了比较和总结,指出了该模型存在的问题,并对其以后的发展方向提出了建议.

Chan-Vese模型两相自适应窄带的阴影区检测方法

为得到快速高精度的声呐图像阴影区检测效果,提出Chan-Vese模型两相自适应窄带检测方法。利用各向异性二阶邻域马尔可夫模型估计声呐图像的纹理特征参数,实现原始图像平滑去噪;由块方式的k-均值聚类算法确定图像的初始两类分割,初步确定阴影区大致位置,并根据此大致位置,自适应初始化零水平集函数,来减少人为干预,提高检测速度;在此基础上,提出建立Chan-Vese模型两相窄带水平集进行声呐图像检测,完成局部寻优,排除全局图像中孤立区对检测的影响,使阴影区检测结果更加精确。通过对真实声呐图像的检测实验结果分析,验证提出的检测方法能够去除原始图像的部分噪声,提高检测精度和速度,有一定的自动性和适应性。

蛋白质编码区的Takagi-Sugeno模糊模型辨识

DNA序列编码区的辨识是基因辨识的一个重要方面。由于基因序列数据量大,导致许多统计辨识算法泛化性差、运算速度慢。根据编码区域序列和非编码区域序列相比有不同的碱基组成,提出将Takagi-Sugeno模型用于DNA序列的编码区辨识。首先,用基于模糊似然函数的模糊聚类算法确定系统的模糊划分数目,进而根据聚类个数建立相应的Takagi-Sugeno局部线性化模型,最后用最小二乘法实现模型结论参数的辨识。该算法不仅可以确定编码区的位置,还可以辨识出密码子第一位碱基的位置,对蛋白质结构的研究是非常重要的。算法简单、高效。仿真结果表明,该算法非常适合编码区辨识和其他编码区辨识算法有可比性。

基于逻辑回归模型的城市边缘区界定方法研究

以广州市为例,在总结和分析前人研究的基础上提出基于栅格的城市化特征属性概念及其评价指标体系,构建了基于多准则判读的城市边缘区界定方法,利用K-means空间聚类法对广州市城市边缘区进行划分,得到城市特征属性回归模型。试验结果表明,城市边缘区主要分布于主城区和若干中心镇周围,并随城市交通轴线发散分布,与广州城市总体规划发展布局相一致。城市特征属性受到城市开发强度的重要影响,两者具有显著相关性。

聚丙烯内聚区银纹断裂时间的预测

文中拟定的聚丙烯(PP)银纹断裂分离标准是根据银纹拉伸产生变形热引起内聚区熔融层的形成和增厚提出的。内聚区分离的数值模拟是基于活性层附近的银纹区和本体区内的非线性热传导和热对流,并伴随均一轴向银纹的力学拉伸。聚丙烯银纹断裂时间的预测是在假定常银纹增厚速率和常内聚力的条件下实现的。研究表明,活性层温度相同时PP材料银纹区和本体区的温度分布不同,前者的热传导较后者快得多。随着应力或拉伸速率增大,无论是银纹区还是本体区的温度分布均呈减小的趋势。随着应力增加或银纹增厚速率的增加,PP的银纹断裂时间呈递减的趋势。实验结果的比对证实了通过热反内聚模型的数值模拟程序可预测聚丙烯的银纹断裂时间。

聚类计算在泥沙模型试验研究中的运用

结合丹江口水库油房沟河段的天然水沙资料和泥沙模型试验成果的分析，在将模糊数学中有关模式识别技术─—聚类计算的方法引入模型试验技术研究方面进行了初步尝试，结果表明，所选择的典型系列年具有较好的代表性，能复演天然河段的冲淤特性、河势变化特点、和基本河道形态。

帕金森病模型猴^(11)C-Raclopride多巴胺D_2受体PET脑显像

目的探讨亚临床期和临床期帕金森病(PD)脑多巴胺D2受体(D2R)功能变化特征。方法建立亚临床期和临床期PD猴模型,合成多巴胺D2RPET显像剂11CRaclopride。对4只健康猴、4只亚临床期和2只临床期PD模型猴分别进行11CRacloprideD2RPET脑显像。利用感兴趣区(ROI)技术半定量分析纹状体D2R功能。结果健康猴11CRaclopridePET脑显像放射性浓聚于双侧纹状体,左右对称,双侧纹状体小脑放射性比值无明显差异(5.06±0.79,5.03±0.78,t=0.704,P>0.05)。亚临床期PD猴11CRaclopridePET脑显像双侧纹状体小脑放射性比值无明显差异(5.03±0.83,4.98±0.77,t=0.926,P>0.05)。与健康猴比较,纹状体小脑放射性比值差异无显著性(5.00±0.74,5.04±0.72,t=1.016,P>0.05)。临床期PD猴11CRaclopridePET脑显像双侧纹状体放射性分布不对称,2只临床期PD猴右侧比左侧纹状体小脑放射性比值分别增高19.69%和22.68%。毁损侧(右侧)纹状体D2R功能发生上调。结论PD亚临床期脑内纹状体D2R功能无明显变化,临床期毁损侧D2R功能出现上调。

基于渐进损伤模型的U-cor增强泡沫夹层结构平拉性能仿真

为了研究U-cor增强泡沫夹层结构的平拉性能,使用ABAQUS进行了渐进损伤分析。基于三维渐进损伤分析方法,通过用户子程序编写了复合材料本构;基于粘聚区模型,采用Cohesive Contact来模拟胶接界面的损伤;基于细观几何结构,假设周期性边界条件并建立了单胞模型。通过分析得到U-cor的平拉强度和损伤过程,并进行试验验证。结果表明:在平拉载荷作用下,发生损伤的部位是中间层泡沫以及基体与表层泡沫的胶接界面;试验值与计算结果误差较小,证明了有限元模型的准确性。该文研究成果,可为U-cor的强度预测提供可靠的仿真方法。

高速公路转换区严重冲突识别与分析

为深入探究高速公路改扩建转换区发生严重冲突的原因,使用高精度雷达采集单车实时状态数据,对单车区间初速度与加速度进行K-means聚类组合。基于聚类组合内的冲突率与路段事故率,采用Pearson系数法确定车辆的严重冲突阈值。融合转换区单车、交通流和道路因素建立二项Logistic模型,分析严重冲突因素的影响程度。结果表明:速度在45.50~85.68 km/h且加速度在-3.53~-1.31 m/s^(2)区间,或速度在27.65~34.96 km/h且加速度在1.77~3.04 m/s^(2)区间存在严重冲突;车型、交通量、平均速度、加速度、单位长度行驶转角对发生严重冲突概率有非常显著的影响;通过交通组织分流大型车、增大转换区圆曲线半径、设置合理的限速标志,能有效降低高速公路改扩建转换区的严重冲突风险。

库面流场与拦漂排共同作用下漂浮物聚集规律研究

部分水库近坝区漂浮物堆积问题一直比较严重,为了方便漂浮物的清理,就有必要将其聚集在一个较小范围内。以非洲布桑加水电站为例,通过水工模型试验,对不同运行工况下库面流场和不同拦漂排布设位置下的漂浮物移动聚集规律进行了研究探索。研究发现:水库表孔泄流量维持在160~220 m3/s、电站为满发引水工况、拦漂排在电站引水口上游呈锐角形式布置时,可利用库面稳定的流场将漂浮物高效聚集在电站引水口上游岸与拦漂排形成的三角区域中。相关经验可供类似水库运行管理借鉴。