一种改进的Xue-Wierzbicki延性断裂模型

提出了一种改进的Xue-Wierzbicki延性断裂模型以预测高强度结构钢材在多轴应力状态下的延性极限。采用改进的Lee-Mear椭球形孔洞缺陷膨胀理论建立了轴对称拉伸与平面应变拉伸条件下应力三轴度与断裂应变间的函数关系。随后,将上述改进的Lee-Mear断裂应变函数与Xue-Wierzbicki椭圆型Lode角函数结合,以考虑剪切荷载对材料延性极限的影响。提出的断裂模型具有如下两个优点:新模型可准确预测不同应力三轴度与Lode角下高强钢的延性极限;新模型中各参数均有明确的物理含义,可反映材料的力学性能与微观缺陷几何特征。为验证新断裂模型的正确性与精度,利用Q460和Q690高强钢切口试件的断裂试验结果对新模型的参数进行了校准,并计算了各试验试件断裂应变数据点与新模型预测的断裂应变曲面间的平均误差。结果表明,提出的断裂模型可准确预测不同应力状态下Q460和Q690高强钢的延性极限,模型预测结果与两种材料试验结果间的误差平方和分别为4.2%与0.28%,表明新断裂模型具有良好的预测精度。

基于改进断裂点模型的物流园区辐射范围研究

合理确定物流园区辐射范围,是区域物流园区进行合理规划的关键问题。物流影响因子是物流园区辐射范围确定的关键参数,运用层次分析法对物流影响因子进行量化,在融合物流场理论和断裂点理论的基础上,构建了改进断裂点模型来确定物流园区辐射范围。以昆明五大物流园区为实例进行验证,确定了五大物流园区相互间的临界点和各个物流园区的辐射范围。

基于改进Weibull模型的高强缝合锚钉缝线强度预测

为消除缝合锚钉缝线在使用过程中存在断裂的风险,以8.3 tex超高分子量聚乙烯纤维为原材料,采用编织工艺制备了单层编织缝线和轴向衬纱双层编织缝线。为了研究其力学性能,选择8、16、24、32、40、48 mm隔距对单纤维的断裂强力进行测试,选择50、200 mm隔距对8.3 tex复丝的断裂强力进行测试,选择200 mm隔距对单层编织缝线和轴向衬纱双层编织缝线的断裂强力进行测试。对纤维的直径和缝线中纤维与轴向夹角的角度进行测量。采用两参数Weibull模型和改进Weibull模型对单纤维、8.3 tex复丝和单层编织缝线的断裂强度进行预测。结果表明:单层编织缝线的断裂强力为299.8 N,轴向衬纱双层编织缝线的断裂强力高达393.0 N。对8.3 tex复丝和单层编织缝线的断裂强度进行预测,改进Weibull模型的预测值准确度高。高强骨锚钉缝线的强力比同类型医用缝线更高,改进Weibull模型可对高强缝合锚钉缝线的强力进行精准预测,实现了从单纤维到复丝再到纱线的断裂强度预测,可为医用缝线结构设计和力学性能分析提供理论依据。

基于断裂力学的材料低温疲劳寿命估算模型改进研究

针对低温疲劳裂纹扩展速率模型中工程材料疲劳极限难以测定的问题,考虑裂纹扩展应力强度因子门槛值,将屈服强度、抗拉强度及环境温度引入疲劳极限的计算,分别采用热激活模型和引入温度敏感因子对疲劳极限进行修正,并基于断裂力学方法构建低温疲劳寿命改进模型。根据桥梁常用钢材Q345qD母材及对接焊缝在不同低温环境下的试验数据,对改进疲劳寿命模型估算能力进行验证。结果表明:在低温环境下,估算效果较好,所需参数较少且易测得,便于在实际工程中分析及应用。

改进的圆形紧凑拉伸法研究混凝土双G断裂参数

双G断裂模型是双K断裂模型的延伸和补充。采用改进的圆形紧凑拉伸法进行试验,首先验证这种新型断裂力学试验方法能否获得稳定的双G断裂参数,并将公式K=(EG)^(1/2)得到的双K断裂韧度与直接计算得到的结果相比较,进一步验证双G断裂模型和双K断裂模型在描述断裂性能方面的等效性。同时研究了两种断裂模型参数的尺寸效应。试验试件直径从150 mm到300 mm变化,共计分为4组。试验结果表明,采用改进的圆形紧凑拉伸法测得双G参数的数值较为稳定,离散性较小。双G断裂模型和双K断裂模型在描述断裂性能方面具有很高的等效性。在本文的尺寸范围内,当试件直径大于200 mm时,起裂断裂参数KiniIc和GiniIc没有明显的尺寸效应,失稳断裂参数K_(Ic)^(un)和G_(Ic)^(un)随着试件尺寸的增大而增大,但增长幅度不大。

基于改进内聚力模型的沥青超薄罩面层间失效行为分析

为了准确预测沥青超薄罩面层间失效行为,在考虑层间黏结应力与摩擦效果耦合作用的基础上,引入改进内聚力模型表征界面接触特性,基于沥青超薄罩面直剪试验进行数值模拟,描述沥青超薄罩面层间失效行为演化特征,通过直剪试验验证改进内聚力模型的可靠性.研究结果表明:层间黏结应力和层间摩擦系数由摩尔-库伦理论拟合直剪试验结果得到;沥青超薄罩面界面的切应力与剪切位移的关系分为切应力应变弹性强化、切应力应变软化及残余应力应变阶段;选择临界断裂能作为评价沥青超薄罩面层间失效行为的指标,该指标的数值随正向应力的增大而增加;数值模拟结果与试验结果一致度较高,验证了使用改进内聚力模型进行沥青超薄罩面层间剪切破坏行为研究的可行性.

对比研究KGD、PKN与改进的P3D模型

本文的目的是表征一个裂缝在特定时间的生长到其最终形状。对设计早期水力裂缝的二维模型KGD和模型PKN进行了分析、比较,并求解。并对P3D三维模型进行了修正,给出了真实的三维结果。通过假设裂缝的椭圆生长而不是圆形生长,产生了更真实的结果。特别要注意的是,由于断裂而形成的椭圆轨迹的参数在任何时刻都是变化的,这意味着在特定时间内的断裂轨迹,也不能用一个简单的数学方程来描述。使用MATLAB进行编程得出KGD、PKN和改进的P3D模型,并展示可视化后的结果。

基于边界效应理论的沥青混合料强度参数研究

为了研究沥青混合料的强度参数和断裂性能,在边界效应理论基础上,预制切口偏中距离的影响,引入等效峰值载荷换算公式,得到了一种改进边界效应模型。在5℃的条件下开展了不同偏中距离的三点弯曲试件AC-13级配沥青混合料断裂试验,采用扩展有限元法对同样尺寸的三点弯曲试件进行了模拟,通过载荷位移曲线验证了数值模型的可靠性。将试验与数值模拟获得的峰值载荷代入到改进模型推导了沥青混合料的抗拉强度和断裂韧度,最后利用模型结果反演拟合得到偏中距离对峰值载荷的影响曲线。结果表明,本研究模型推导和反演结果均与试验结果接近,证明改进边界效应模型不仅克服了原有模型无法应用在复合型断裂试件的局限性,还为沥青混合料的弹脆性断裂性能确定提供了一种预测方法。

GM(1,1)建模方法的改进及其应用

应用微分方程的两种数值解法估计GM(1,1)模型中的待辩参数a、u,并对模型的边界条件做了改进,建立了灰微分方程的时间响应表达式,讨论了由此建立的GM(1,1)模型的适用范围和预测精度.通过实例的分析计算,证明改进的模型具有良好的预测精度,满足工程实际需要,拓广了GM(1,1)模型的适用范围.

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

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。