DP780双相钢剪切修正GTN模型损伤参数确定

目的为了准确预测DP780双相钢在低应力三轴度时出现的剪切断裂,建立了损伤参数与断裂时载荷和位移的响应面模型,并根据此模型研究损伤参数变化对双相钢剪切断裂的影响,得到最佳损伤参数,以提高预测双相钢发生断裂的精确性。方法以DP780为研究对象,建立了剪切修正GTN模型,以孔洞体积分数fN、孔洞形核时平均应变εN、剪切系数kw为因素,分别以断裂时载荷和位移为响应值,基于试验设计得到对应的响应函数,并在此基础上建立误差评价函数,通过最小二乘法对误差评价函数进行求解得到最佳损伤参数。结果建立了基于断裂载荷和位移的误差评价函数,在此基础上结合试验验证,确定fN=0.025、εN=0.198、kw=2是最佳损伤参数组合。孔洞体积分数和剪切系数对断裂影响较大,随着孔洞体积分数fN的增大,发生断裂时的载荷减小,随着剪切系数kw的增大,发生断裂时的位移缩短。结论基于Abaqus软件,建立了剪切试样有限元模型并对其进行断裂仿真,断裂时平均减薄率为1.4%,与断裂试验结果吻合,表明了获得的损伤参数的准确性,为双相钢在车身结构件中的生产应用提供理论依据。

开口风洞声阵列测量的剪切层修正方法

开口风洞中的相位传声器阵列测量,必须进行剪切层修正才能得到真实的噪声源位置信息。在0.55m×0.40m声学风洞中开展了剪切层修正的实验研究,得到了不同风速条件下的剪切层速度剖面、声波传播延迟时间和声源定位的结果。根据实验结果,对剪切层速度剖面的Gortler理论解进行了验证,并对比分析了4种剪切层修正方法。研究结果表明:选择自相似参数σ=9,ξ0=0.2时剪切层速度剖面测量值与理论值符合较好;剪切层厚度与轴向距离的关系为y=0.15x;马赫数Ma≤0.3、测量角θm在40°～140°范围内,不同剪切层修正方法对声波延迟时间计算结果的相对误差在1%以内。提出了射线追踪快速计算方法,该方法较常规射线追踪法的计算速度可提高2个数量级,从而使其适用于声阵列在线测量。

修正剪切GTN模型的缺口张角数值模拟

人为预制含特定几何参数的对称环状V型缺口是新型金属棒料低应力旋弯致裂精密下料的关键工艺之一,合理的缺口效应不仅降低下料所需外载荷,还能有效节约下料时间。为获取合理缺口,使用细观损伤理论和数值模拟相结合的方法,以金属棒料作为研究对象,通过修正剪切GTN模型,对缺口张角为30°、60°和90°对称时进行分析;结合ABAQUS/Explict有限元分析软件中VUMAT子程序建立修正剪切GTN模型,对修正剪切GTN模型参数进行识别,并分析了不同缺口张角损伤分布规律。结果表明,与应力集中系数和应变率集中系数相似,随着缺口张角的不断增加,缺口根部的损伤不断降低。本文提出的修正剪切GTN模型可用于新型金属棒料低应力旋弯致裂精密下料缺口的选取。

复合材料层合壳有限元分析的预测-修正法

对于复合材料层合壳的有限元分析,本文根据Reissner-Mindlin型的全局位移场给出了一个预测-修正法。首先按照一般的有限元分析过程(没有引入剪切修正系数)计算出全局响应(如挠度,频率和屈曲载荷等)的预测值;然后利用Lagrange插值构造横向剪应力的一般形式,使得满足层间连续和表面上为零的条件,通过最小二乘法拟合三维应力平衡方程获得横向剪应力;最后在单元上计算和引入剪切修正系数,再经过有限元分析计算出全局响应的修正值。

深梁理论的研究现状与工程应用

综述了深梁理论、截面剪切修正系数计算理论、深梁线性与几何非线性有限元、深梁材料非线性分析、深梁振动理论、深梁稳定理论、箱梁结构分析中弯曲、剪力滞、畸变分析时考虑剪切变形影响的计算理论、钢腹板桥梁考虑剪切变形的研究成果、弹性地基深梁、深梁理论在工程结构中的应用等.提出了杆系结构的静力、振动和稳定分析方法都可用Timoshenko深梁理论进行重建和重写.

复合材料层合圆柱壳的有限元分析

本文根据ReissnerMindlin型的全局位移场(一阶和三阶),应用有限元预测—修正法,数值计算和分析了机械载荷作用下复合材料层合圆柱壳的挠度和横向剪应力。首先按照一般的有限元分析过程(没有引入剪切修正系数)计算出层合圆柱壳的挠度预测值;然后利用Lagrange插值构造横向剪应力的一般形式,使得满足层间连续和表面上为零的条件,通过最小二乘法拟合三维应力平衡方程获得横向剪应力;最后在单元上计算和引入剪切修正系数,再经过有限元分析计算出层合圆柱壳的挠度修正值。数值计算结果与三维线弹性解的比较表明,挠度修正值和横向剪应力的精度是十分满意的。

正交各向异性功能梯度材料平板振动分析

基于一阶剪切理论,研究四边简支正交各向异性功能梯度材料(FGM)板的自由振动和受迫振动。假设剪应力沿厚度方向呈抛物线分布,利用剪切应变能与剪切余能相等原理,得到正交各向异性功能梯度平板的剪切修正系数。利用虚位移原理得到功能梯度平板运动方程,并采用Navier方法对运动方程进行求解。通过与有关文献及有限元计算结果对比,验证该方法的正确性。在此基础上,分析厚度方向上由纤维和基体按照不同体积梯度分布的三种(P-,S-,C-FGM)平板的固有振动和受激振动特性,结果表明纤维体积分数变化区间越大,梯度型式及梯度指数对其振动特性影响越显著;纤维体积分数关于平板中面反对称分布(S-FGM)时,平板振动特性受梯度指数影响较小。

钢桁梁公路斜拉桥主梁刚度等效研究

为了有效地减少钢桁梁公路斜拉桥仿真分析计算的单元数与节点数,可以把空间桁架模型通过刚度等效转换成平面桁架或单梁模型。该文运用曲线拟合,对华伦式、普拉特式空间桁架梁进行有限元数值分析,得到了不同桁梁高度、不同桁架节间长度条件下悬臂桁架梁的梁端挠度,从而确定了平面桁架模型的平联刚度修正系数以及单梁模型惯性矩、剪切刚度修正系数的拟合公式。结果表明:在刚度等效的前提下,平面桁架、单梁模型具有较高的计算精度,能显著提高钢桁梁公路斜拉桥建模效率。

港珠澳大桥大悬臂连续钢箱梁变形分析方法

为对钢箱梁大节段吊装过程中的结构变形进行精度可靠且效率高的计算,以港珠澳大桥深水区非通航孔桥为背景,研究该类桥梁的变形分析方法。在经典梁理论(Timoshenko深梁理论)的基础上引入剪切修正系数以模拟剪切对钢箱梁整体变形的影响,剪切修正系数采用胡海昌计算理论中的矩形分块法计算。采用ABAQUS建立港珠澳大桥深水区非通航孔桥钢箱梁大节段吊装工况下的空间板壳单元有限元模型,对考虑剪切变形的梁单元有限元模型进行校核,验证了该方法的可靠性。通过在工程实施阶段获得的现场实测变形数据,进一步验证了该方法的有效性,桥梁线形控制取得了良好的效果。

基于简化射线模型的剪切层相位修正方法

给出了基于简化射线模型的三维有限厚度风洞剪切层相位修正方法,利用数值模拟结果对该方法的物理依据进行了解释,并将其与传统的Amiet方法和平均马赫数法进行了对比研究,通过风洞试验对简化射线法的有效性进行了验证,最后给出了简化射线法对空间弯曲的剪切层的相位修正方法。结果表明:在来流马赫数小于等于0.3、测量角在40°~140°的范围内,当声源和传声器在同一个平面内时,对于风洞剪切层引起声波相位畸变修正,简化射线法、平均马赫数法和Amiet方法之间没有明显的差别,三种方法之间的相对误差小于1%。

浅谈深梁理论在中小跨径桥梁中的研究现状及应用

综述了Timoshenko深梁理论在中小跨径桥梁静力、振动、稳定分析方面的研究成果,指出剪切变形对中小跨径桥梁挠度、振动的计算有显著影响,提出中小跨径桥梁的静力、振动、稳定分析可采用Timoshenko深梁理论进行计算。深梁理论的理论基础更为完善,有助于桥梁计算理论的进一步深化。

GTN细观损伤模型的发展与应用综述

细观损伤力学分析广泛应用于韧性金属损伤、断裂、成形极限预测等领域。Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型是细观损伤力学领域最为重要的经典模型之一。该模型将材料的细观孔洞演化过程与宏观力学行为相结合,描述材料在外部载荷作用下的细观损伤机理及宏观损伤失效行为。大量试验研究表明,在剪切载荷为主的应力状态下,材料内部孔洞体积分数并没有明显增加,但依然会发生失效。由于传统GTN模型只考虑孔洞体积分数变化对金属材料损伤行为的影响,使得GTN模型并不适合中、低应力三轴度下的损伤及断裂预测,因此多位学者都对原始GTN模型进行了修正。概述细观损伤力学和GTN模型的发展历程,并分析GTN模型的几种典型修正方法及其适用范围和优劣势,总结GTN模型参数标定方法。将GTN细观模型在工业领域中的应用分类整理,展望GTN模型的发展趋势,可为今后GTN模型的研究与应用提供参考。

A modified model of a single rock joint's shear behavior in limestone specimens

The shear behavior of a single rock joint in limestone specimens,under a constant normal load(CNL),was analyzed in this study.Test specimens with different asperity roughness were prepared and tested.Goodman's model of a rock joint's shear behavior,under CNL,was modified to render a better representation of the data obtained.The model's applicability was validated.The proposed model showed better correlation with experimental data.It also,requires fewer variables.The steps to calculate all the necessary variables for the model are discussed.

功能梯度板弯曲和自由振动分析的简单精化板理论

论文提出了一种可用于分析功能梯度板弯曲和自由振动行为的简单精化板理论.该理论分析功能梯度板的弯曲时只需三个未知量,而分析功能梯度板的自由振动时只需一个未知量.与包含三个未知量的经典板理论相比,论文提出的简单精化板理论考虑了横向剪切效应,提高了计算准确度.与一阶剪切变形板理论不同,该简单精化板理论引入了多项式型剪切应变函数,满足板上下表面剪切应力为零的边界条件,因此不需要剪切修正.通过与已有文献的比较,验证了该简单精化板理论的准确性和便捷性,并基于该简单精化板理论研究了功能梯度板的弯曲和自由振动力学行为.

纤维束波动效应对平纹编织复合材料损伤行为的影响

平纹编织复合材料中纤维束波动效应会引起随动材料主方向变化及面外剪切应力集中,为了研究其对平纹编织复合材料力学性能及损伤行为的影响,提出改进的像素法细观有限元单胞模型。模型根据纤维束波动曲线定义了材料主方向的变化,采用Hashin准则模拟纤维束的损伤起始,并引入剪切修正因子考虑面外剪切应力对面内拉伸损伤的影响。模型可以预测平纹编织复合材料的面内拉伸强度和损伤演化过程,结果表明:纤维束材料主方向波动会引起平纹编织复合材料面内拉伸强度下降;面外剪切应力集中是导致复合材料最终失效的主要原因,且随着剪切修正因子增大,复合材料面内拉伸强度显著降低;纤维束材料主方向波动和面外剪切应力集中均对平纹编织复合材料的损伤行为和破坏机理产生了影响,需要在数值分析中对其进行准确描述。