发动机HPT叶片失效分析及损伤发展趋势研究

基于某航空公司CFM56-7B发动机高压涡轮转叶前缘历史孔探数据,首先分析热障涂层失效原因,运用统计分析方法,确定高压涡轮转叶前缘涂层脱落失效分布模型;然后对高压涡轮转叶前缘损伤发展趋势进行回归分析并计算机队高压涡轮转叶前缘平均寿命。

基于耐震时程法的钢筋混凝土框架弹塑性地震响应及损伤发展

耐震时程法(ETA)仅需少量的非线性时程分析,便可以掌握结构倒塌破坏的全过程。但是,此方法目前较少应用于结构倒塌失效分析。本文探讨了耐震时程曲线的特性及拟合思路,以钢筋混凝土框架为研究对象,应用ETA方法分析了钢筋混凝土框架的地震响应及损伤发展。研究结果:(1)混凝土框架结构的地震响应分析结果表明:采用ETA方法分析时结构顶点位移和层间位移角与采用IDA方法分析时接近,而最大基底剪力会略大;但是,两种方法的结果相关系数均接近于1。(2)强震下的结构倒塌分析结果表明:ETA方法能较为准确的预测结构的塑性铰分布、塑性铰出现概率及塑性铰发展顺序。当采用多条耐震时程加速度曲线作为输入时,评估结果准确性更高。由于ETA方法仅需进行少量几条耐震时程分析且计算高效,因此ETA方法可以成为预测结构失效模式的高效方法。

被撞船速度对油船碰撞损伤发展形态的影响分析

采用了非线性有限元方法,模拟了撞击船的不同航速条件下,在被撞船航速为0~15 kn航速范围内发生碰撞事故,被撞船双壳船体结构碰撞损伤的发展规律与形态特征。并分析了船-船碰撞过程中被撞船速度对双壳船体碰撞损伤发展形态的影响,探索被撞船速度与被撞船内外壳破损时刻、被撞船损伤吸收能量等之间的内在关联。

早龄期混凝土徐变性能和损伤发展研究

混凝土的徐变性能和损伤发展对于混凝土结构的耐久性有重要影响。混凝土徐变往往是混凝土裂缝萌生的起源,是结构预应力损失及应力重分布的原因。徐变对混凝土性能的影响在混凝土的早龄期阶段更为明显。为此,进行了早龄期混凝土梁的三点弯曲断裂和徐变试验,来揭示早龄期混凝土梁的徐变发展规律以及徐变对混凝土损伤发展的影响。之后,从细观层面对混凝土梁的徐变及损伤发展进行了数值模拟,并得到了混凝土梁裂缝扩展的过程。试验和数值模拟结果表明早龄期混凝土更容易发生徐变变形;低应力水平下的徐变没有对早龄期混凝土的损伤发展产生明显影响;混凝土徐变产生的微裂缝出现在水泥砂浆与骨料颗粒的交界面处。

高性能塑性铰RC墩柱损伤发展的数值模拟分析

为探究高性能塑性铰(HPH)钢筋混凝土(RC)墩柱(HPHRC墩柱)的损伤发展,基于该墩柱的伪静力试验相关数据,通过数值模拟分析了HPHRC墩柱在低周往复加载下关键部件的损伤发展及HPHRC墩柱的总体损伤发展。数值模拟分析表明:HPHRC墩柱在低周往复加载下,钢纤维混凝土(SFRC)壳壁有所损伤,核心区混凝土开裂较为严重,纵向钢筋存在较大塑性应变。需进行优化设计增强墩柱的抗震可恢复功能。

双壳船体结构碰撞损伤发展阶段及其形态研究

船舶碰撞损伤研究是船舶安全保障技术的基础性研究工作之一,而双壳船体结构碰撞损伤发展是预报与控制油船破损后溢油风险的重要理论基础。文章针对双壳船体结构碰撞损伤发展问题,设计了两个典型的碰撞工况,通过数值模拟的方法,对双壳船体结构破损发展阶段与损伤形态特征进行研究。以外壳和内壳破孔时刻点作为临界点,将双壳船体结构的碰撞损伤过程分为3个阶段,并对临界点对应的双壳船体损伤形态特征进行了分析。

抑制损伤发展的CO_2激光修复技术及机理研究

熔石英表面激光损伤发展问题一直制约着激光器的运行通量。采用CO2激光在线熔融修复损伤点,修复后形成一个光滑的高斯坑,去除了损伤点中的裂纹,平滑了凹凸不平的表面,并且在紫外脉冲激光作用下,修复斑再次产生损伤的阈值高于熔石英元件的损伤生长阈值。因此CO2熔融修复技术能有效地抑制损伤发展。通过分析CO2激光作用下熔石英表面的温度分布,讨论修复坑的形成过程,确定激光参数对修复效果的影响,为寻找最佳修复参数提供理论基础。同时利用原子力显微镜(AFM)、轮廓仪细致分析损伤点和修复斑的微细结构,采用有限差分时域方法计算损伤点和修复斑周围的光强分布,探索消除裂纹和平滑表面对抑制损伤生长的作用。

受载相似材料单裂隙影响下损伤空间发展过程分析

为了揭示煤岩动力灾害物理模拟的细观机制,利用YYW-Ⅱ相似材料单轴压缩实验仪及PCIE-8声发射(AE)监测系统,测试了含不同长度单裂隙的相似材料试样,在单轴压缩条件下的损伤空间发展过程,进而分析了单裂隙长度对相似材料损伤空间发展过程的影响规律。结果表明,单裂隙长度由30 mm增大到50 mm,预制单裂隙区域逐渐增大的张拉应力造成的损伤和破坏,对试样损伤空间发展的主导作用逐渐增强,即主要损伤由中部单裂隙区域产生和集中,并向试样顶部和底部不断发展贯通;同时,裂隙对相似材料破坏形态的影响增大,其主导破坏形态逐渐由自身剪切破坏演变为贯穿裂隙中部的纵向张拉破坏;AE事件定位结果可准确描述相似材料损伤空间发展过程。

单跨空间框架结构单柱顶升作用下损伤研究

工程中常采用断柱顶升法纠正倾斜的框架结构,但该方法在相邻构件出现顶升量差异时易导致结构发生二次损伤。根据实际顶升纠偏工程提取单跨双向空间框架结构模型,研究单柱顶升作用下相邻梁柱损伤的发展。对比了三个不同梁柱线刚度比下试验模型的顶升端荷载-位移曲线、开裂位置分布、主要裂缝宽度发展情况以及梁端截面应变发展情况,梁柱开裂位置与损伤发展明显受到梁柱相对线刚度影响。顶升过程中与顶升柱相连梁处于弯剪扭组合受力状态,其顶升方向挠度包含顶升方向变形与扭转作用产生的面外变形,受力与变形情况复杂,而传统框架结构受力分析方法有诸多假设与简化,因此采用基于传统假设的计算方法无法准确预测顶升过程中的框架开裂位置与损伤发展。采用了有限元实体单元建模对其进行模拟,计算结果与试验荷载-位移曲线吻合较好,对梁柱开裂位置预测相对准确。

脆性基体复合材料裂尖邻域夹杂—基体界面脱粘发展的数值模拟

夹杂—基体界面脱粘是脆性基体复合材料在拉伸载荷下的主要损伤机制之一。同时,材料内部裂纹尖端附近区域因应力集中,往往具有相对较高的损伤可能性。文中提出一种以一类包含"非均匀相"的解析胞元为基础的数值方法,以考察脆性基体复合材料内部裂尖临域夹杂脱粘的发展以及此过程中应力强度因子的变化。该方法分别应用含夹杂与含裂尖的解析胞元,以精确描述夹杂—基体界面与裂纹尖端附近的高梯度场函数,并利用Weibull概率函数控制加载过程中夹杂脱粘的发生。应用此方法可方便地建立复合材料内部裂尖附近细观结构的有限元模型,预测各夹杂依次发生脱粘的过程,并获得夹杂脱粘概率与裂纹场应力强度因子随载荷的发展规律。根据模拟结果,详细讨论材料各方面性质对于裂尖附近区域力学行为的影响。

金属损伤演化方程和层裂准则的确定(英文)

文中由唯象分析和细观统计相结合的方法给出了一种新的损伤演化方程.对两种金属,在试验结果和内变量理论的基础上得到了计及损伤的热-粘塑性本构关系.用有限差分数值计算研究了应力波传播规律、损伤发展及层裂.通过自由面速度历史的数值模拟,并基于计算结果与试验结果间的最佳一致性,得到了损伤演化方程和层裂准则中的材料参数.

锈蚀钢筋混凝土框架地震损伤性能研究

为研究地震作用下锈蚀钢筋混凝土框架的损伤发展特点及抗震性能退化规律,进行锈蚀钢筋混凝土框架的拟静力加载试验。共设计制作5榀单层单跨钢筋混凝土框架,采用全浸泡通电加速锈蚀法对其中4榀框架的纵筋进行加速锈蚀。研究钢筋锈蚀对钢筋混凝土框架地震破坏模式、残余变形、裂缝发展、强度退化、刚度退化以及耗能能力等的影响。研究结果表明:纵筋锈蚀对钢筋混凝土框架的地震损伤发展影响显著。与未锈蚀框架相比,锈蚀框架在拟静力荷载作用下的损伤更集中,发展更快;钢筋混凝土框架的承载能力、变形能力以及耗能能力随着锈蚀率的增大而降低。且与承载能力相比,钢筋混凝土框架的变形能力及耗能能力受锈蚀率影响更显著;随着钢筋锈蚀率的增大,锈蚀框架在较小的位移幅值即出现明显的强度退化。

煤/瓦斯突出过程中煤介质局部化破坏的损伤机理

提出了一种煤／ 瓦斯突出过程中煤介质失效破坏局部化的损伤机理的数值分析模型。模型的理论基础是将损伤力学与煤层中瓦斯气迁移的理论通过局部化处理相结合。模型中考虑了气体流动，瓦斯吸附，煤介质的变形及煤层中损伤的发展与传播间的相互影响。该模型被用于有限元分析。通过数值模拟阐述了以局部化损伤模型为基础的煤／ 瓦斯突出机理。

单向荷载下确定岩体损伤参数的可行性研究

从工程地质的观点出发 ,运用分析损伤的基本思想 ,系统分析了单向荷载下确定岩体损伤参数的可行性 ,认为在单向荷载下不能确定岩体的初始损伤参数 ,但可以得到试件的损伤演化方程。

岩石类介质的非线性动力损伤有限元模型

运用连续损伤力学的概念把损伤变量引入岩石类介质的非线性本构模型,分别建立了脆性动力损伤模型和弹粘塑性动力损伤模型。模型中将损伤、渗流及孔隙率演化相互耦合的有效应力概念引入Mohr-Coulomb破坏准则,对传统的莫尔-库仑破坏准则进行修改,给出莫尔-库仑损伤破坏准则。分别对上述两种损伤模型编制了相应的有限元程序。应用上述的理论模型对建于岩石基础上的混凝土重力坝在地震荷载作用下各向同性损伤—破坏的问题分别进行了两种不同动力损伤模型的非线性数值分析。

动力损伤力学基本理论的研究分析

分别从动力损伤本构模型、动力损伤发展方程、损伤屈服模型和损伤阻尼矩阵四个方面对动力损伤力学的研究现状进行了阐述,并对动力损伤力学的发展趋势及其不足进行了探讨。

紧贴局部深基坑的既有砌体结构损伤演变

由于某地铁沿线建设通风口的局部基坑贴近某砌体建筑,对该既有砌体建筑进行了长期跟踪监测。通过砌体建筑裂缝发展判断局部基坑对该建筑产生的损伤。结合沉降观测数据进一步印证了局部基坑对砌体结构的损伤,并得出了局部基坑开挖对周边的影响范围。结果表明:局部基坑开挖对贴近砌体建筑产生有限损伤,可在对既有砌体建筑采取保全监测措施后施工,不需要征拆。采用地下连续墙支护的局部深基坑对周边的影响范围为基坑开挖深度的2倍。

静力损伤力学基本理论的研究分析

损伤力学是一门新兴的力学学科,近几十年获得了飞速的发展。从损伤变量、损伤本构关系和损伤发展方程三个方面对静力损伤力学的研究现状进行了阐述和分析,并对损伤力学近一步的发展趋势进行了探讨。

桥岛隧跨海集群工程健康监测系统设计

深中通道工程是大型桥岛隧集群工程,投资规模、经济价值及社会价值巨大。为保障其长期稳定运行、实时掌控结构的安全使用状态和损伤发展趋势、对全寿命期辅助深中通道的数字化和信息化管养和维护,结合深中通道所处的运营环境和自身的结构特性,利用扁平化和数据化设计理念,融合人工检测和智能监测多种评价方法,采用C/S和B/S相结合的数据库处理系统设计了一套桥岛隧跨海集群工程健康监测系统。通过对系数数据分析,该系统可长期、有效地跟踪桥岛隧跨海集群工程全生命周期状态,评估工程结构的健康状况并推演其性能发展趋势。