Voronoi样本与ACO星系团样本的比较

提出以 Voronoi镶嵌作为分析宇宙大尺度结构的工具 ,并以此讨论了星系的类似Voronoi镶嵌的分布 ,同时运用 Voronoi镶嵌模拟星系团分布 .通过比较模拟样本与星系团实际样本的异同 ,表明二者具有极其相似的分布特性 .论证了利用

微观结构下多晶材料的疲劳损伤模型及裂纹的数值模拟方法

考虑多晶材料疲劳行为受晶粒拓扑结构的影响,建立了多晶材料Voronoi镶嵌的有限元微观结构模型,并在Voronoi边界插入内聚力单元模拟晶界特性。在此基础上,基于Abaqus双线性内聚力本构关系,建立了内聚力单元的疲劳累积损伤模型,定义了损伤变量,损伤判据以及损伤规律;通过Abaqus UMAT(User-defined material mechanical behavior)子程序编写了内聚力单元疲劳损伤的数值计算程序,实现了对微观结构下材料滚动接触疲劳裂纹萌生与扩展的行为模拟。以滚子与滚道的接触疲劳分析为例,将数值模拟结果与实测结果相比,表明了该数值仿真方法模拟多晶材料裂纹形成和扩展的有效性。

基于内聚力模型的γ-Ti Al合金中γ/γ界面裂纹扩展的多尺度模型

通过建立多尺度模型预测γ-TiAl合金中裂纹的扩展行为。利用分子动力学(MD)建立了真孪晶(TT)γ/γ界面模型,得到了界面内聚力区域(CZM)的本构参数;采用Voronoi方法生成了多晶γ-Ti Al合金介观模型,将CZM本构参数耦合到该模型中,得到了对应的不含缺陷、含钝裂纹和钝裂纹+中心空洞缺陷的临界应力断裂云图,利用几何相似性平均了多晶模型和整体裂纹拉伸关系曲线并分析了γ-Ti Al合金的损伤机理;根据连续介质假说建立了宏观有限元模型(FEM),通过对紧凑拉伸试样模拟给出了力-位移曲线并得到了材料的断裂韧性。最后,将宏观有限元模拟得到的裂纹扩展行为与实验结果进行比较,验证了该模型的有效性。结果表明:在晶粒数比例相同的情况下,缺陷对整个近γ结构的强度有着显著的敏感性,同时该多尺度方法可以有效地连接不同尺度并预测裂纹的扩展。

基于改进接触界面模型的离散元复合断裂模拟

断裂过程区的合理表征对于混凝土和岩石等准脆性材料非线性损伤断裂的模拟具有重要意义。本文基于内聚力模型框架,对传统可变形体离散元方法中离散块体的接触界面模型进行改进,引入具有拉断性质的摩尔-库仑屈服面和BK复合能量演化准则,构建能够考虑单拉、拉剪与压剪响应区的非线性界面本构方程,并在分析模型中引入Voronoi镶嵌几何策略以克服断裂扩展路径对离散块体拓扑的依赖性。选择Galvez非对称三点弯梁试验对本文接触界面模型进行验证,计算和试验结果有较好的一致性,充分表明本文模型用于模拟I型和复合断裂问题的适用性。