考虑釉面膨胀系数的陶瓷表面微裂纹扩展模拟

考虑到釉面膨胀系数对陶瓷表面微裂纹的影响,研究设计了一种陶瓷表面微裂纹扩展模拟方法.将釉面视为陶瓷基体材料中包裹的球状颗粒,基于球状颗粒半径趋于无穷大的情形,计算陶瓷材料与界面垂直的表面微裂纹的应力强度因子,然后分析热膨胀系数差对应力强度因子的影响并构建数字模型,建立符合Weibull分布的陶瓷表征单元体.从热传导和热膨胀系数等角度出发,模拟陶瓷表面微裂纹扩展情况.实验结果表明:裂纹扩展长度与膨胀系数成正比,当膨胀系数为10时,陶瓷试件表面微裂纹扩展迅速;陶瓷试件的水平方向应力随着膨胀系数的增加而增加;陶瓷表面微裂纹的长度与宽度与应力强度因子数值成正比.     

基于Zencrack的岸边集装箱起重机圆管构件疲劳裂纹扩展分析

由于二维裂纹扩展模式不能非常全面地反映岸边集装箱起重机结构件的疲劳裂纹扩展行为,以岸边集装箱起重机圆管构件为研究对象,利用Zencrack三维裂纹分析软件,详细分析未穿透裂纹与穿透裂纹的裂纹扩展关系,以及初始裂纹大小和载荷幅值对未穿透裂纹的疲劳裂纹扩展寿命的影响,对岸边集装箱起重机结构的抗疲劳设计及裂纹管理具有一定的参考价值。     

含裂纹煤体破坏特征及声发射响应数值研究

为研究裂纹倾角对煤体破坏特征及声发射响应特征的影响,利用RFPA2D数值模拟软件对单轴压缩下含不同预制裂纹倾角的煤样进行模拟,分析裂纹倾角对试样裂纹扩展模式、力学性能和声发射响应特征的影响。结果表明,当预制裂纹倾角α为0°时,主破裂沿垂直于预制裂纹中间位置的方向扩展;对于α为15,30,45,60,75°的试样,其主裂纹扩展模式为典型的翼裂纹,或者是翼裂纹基础上发展而来的"Y"形裂纹;而α为90°的试样和完整试样,其主裂纹分布存在随机性。裂纹的存在降低了煤体的峰值强度和弹性模量,且峰值强度和弹性模量随裂纹倾角的增加而增加,前者呈二次函数的关系增加,后者呈倾斜的"S"形增加。此外,随着预制裂纹倾角的增加,煤样由延性破坏逐渐向脆性破坏过渡。破裂时声发射瞬时计数存在阶段性增长,即α为0~45,60~75,90°和完整试样,此3个阶段的试样破裂时瞬时声发射计数依次递增。     

基于二次插值重构有限元法的动态裂纹扩展模拟

基于二次插值重构有限元法（Twice interpolation Finite Element Method, TFEM）分析动态断裂力学问题并进行数值实验,考察TFEM在裂纹动态扩展模拟中的准确性和可靠性.由于TFEM保证节点处梯度场的连续性,因此裂尖附近的应力场可以得到较好的逼近.把该算法成功移植到自主开发的三维裂纹扩展仿真软件（ZonCrack）中.利用ZonCrack进行的裂纹扩展,分析结果表明：TFEM得到裂尖应力强度因子（Stress Intensity Factor, SIF)与解析解基本一致;裂纹扩展的模拟结果与实验值吻合良好.     

基于近场动力学方法的水力压裂过程数值模拟

利用近场动力学方法便于处理多裂纹萌生、扩展和分叉的优点,将其应用于页岩水力压裂过程的数值模拟.结合页岩水力压裂机理提出在近场动力学中由破坏度跟踪裂纹扩展路径,并通过在新生成裂纹面法线方向施加水压载荷的裂纹追踪方法,成功模拟单射孔横剖面开裂水压实验以及单射孔和多射孔水平井纵剖面的水力压裂过程,得到压裂导致的裂纹缝网结构.数值结果还表明初始射孔裂纹会显著影响后续的水力压裂过程.     

XFEM在高压管道裂纹扩展计算中的应用

介绍XFEM的基本理论,针对常规有限元计算困难的三维裂纹,运用XFEM完成三维高压管道中的裂纹扩展计算.根据管道裂纹扩展的计算结果,总结得到管道裂纹扩展的规律,得到径向裂纹比轴向裂纹更严重的结论.     

A710钢断裂韧性与再热裂纹扩展量的关联数模

分析了焊后再热裂纹扩展量与断裂韧性的关系,建立了A710钢J积分断裂韧性随裂纹扩展量Δa变化的关联数模,从而为进一步研究材料断裂机理,为含损压力容器临界裂纹尺寸提供了较为可靠的设计判据.     

滚动接触疲劳载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹应力强度系数的影响

为研究轮轨滚动接触疲劳(Rolling Contact Fatigue,RCF)载荷对铁轨表面裂纹应力强度系数的影响,以UIC60铁轨轮廓尺寸为依据建立轮轨接触的三维有限元模型,通过改变RCF载荷大小、轮轨表面摩擦因数和接触中心位置等轮轨接触的输入参数,计算铁轨表面接触裂纹尖端的应力强度系数,分析RCF载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹的影响.结果表明RCF载荷作为控制铁轨表面接触裂纹的重要因素,其变化直接导致裂纹尖端应力强度系数的变化,从而改变裂纹的扩展状况.为减缓铁轨表面裂纹的扩展,可以针对载荷采取均匀分布载重量、使用润滑剂降低轮轨摩擦因数等相应措施.     

滚动接触疲劳载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹应力强度因子的影响

为研究轮轨滚动接触疲劳（Rolling Contact Fatigue,RCF）载荷对铁轨表面裂纹应力强度因子的影响,以UIC60铁轨轮廓尺寸为依据建立轮轨接触的三维有限元模型,通过改变RCF载荷大小、轮轨表面摩擦因数和接触中心位置等轮轨接触的输入参数,计算铁轨表面接触裂纹尖端的应力强度因子,分析RCF载荷对铁轨表面接触疲劳裂纹的影响. 结果表明RCF载荷作为控制铁轨表面接触裂纹的重要因素,其变化直接导致裂纹尖端应力强度因子的变化,从而改变裂纹的扩展状况;为减缓铁轨表面裂纹的扩展,可以针对载荷采取均匀分布载重量、使用润滑剂降低轮轨摩擦因数等相应措施.     

基于XFEM的折弯片断裂仿真

采用Abaqus的XFEM功能对折弯片的断裂问题进行仿真,断裂区为转角处的过渡区域.转角处圆弧的半径影响裂纹的开裂时间.裂纹的扩展路径具有任意性,细化网格下裂纹扩展方向不稳定,会超出断裂区.1阶单元和1阶减缩积分单元的分析结果比较接近.通用静态分析比动态隐式分析效率更高一些.在端部压力的作用下,折弯片约在1 ms内开裂,8 ms完全断开.Cohesive element算法的裂纹路径较LEFM方法更平滑一些.     

高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的数值计算

由于在分析高速履带车辆扭杆弹簧疲劳寿命的过程中传统方法采用静态最大载荷计算不能考虑动态载荷的影响,以多柔体动力学和有限元模态应力分析法为分析手段,通过数值仿真计算得到不同载荷作用下履带车辆扭杆弹簧的应力时间历程曲线．依据Miner线性损伤累积理论,结合车辆行驶环境和行驶工况的分配比例和扭杆弹簧材料特性曲线,采用Goodman法和Gerber法2种等效应力修正方法,对扭杆弹簧的疲劳寿命进行分析和预测,其计算结果表明Goodman法比Gerber法保守,两者之间的预测结果相差约7倍．该研究为设计阶段履带车辆关键零部件疲劳寿命预测提供可行的分析方法．     

裂纹对石墨烯拉伸力学性能影响的数值仿真

为研究裂纹对石墨烯力学性能的影响,以锯齿型石墨烯为研究对象,基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数分析裂纹长度对石墨烯拉伸力学性能的影响以及含有裂纹的石墨烯在不同应变率下的拉伸变形破坏过程.结果表明,裂纹长度的增加大大减小石墨烯的抗拉强度和抗拉应变,对弹性模量有一定影响;裂纹降低石墨烯的抗拉应变对应变率的敏感性,但对于含有裂纹的石墨烯,仍可以增大加载速率来提高石墨烯的抗拉性能.     

基于Abaqus的稳定杆失效分析及优化

为提高稳定杆扭转性能,保证整车稳定性、乘坐舒适性和行驶安全性,基于Abaqus/Standard,以Abaqus的接触及非线性分析为基础,研究仿真与试验的相关性,达到稳定杆台架试验失效模式在仿真模型中的复现.结合复现结果提出优化方案,解决稳定杆断裂失效问题.     

基于扩展有限元法及虚拟裂缝模型的混凝土断裂过程区分析

提出一种利用扩展有限元法（eXtended Finite Element Method,XFEM）和虚拟裂缝模型对混凝土断裂过程区（Fracture Process Zone, FPZ)进行研究的方法.利用该方法可以求出裂缝扩展过程中混凝土FPZ的长度及位移和应力分布.利用该方法对一个三点弯曲混凝土梁进行研究,考察骨料粒径、不同软化律和不同初始裂缝长度对FPZ的影响.     

扭杆刚度自动测量系统的研究与开发

针对扭杆刚度的测量,提出了一种全新的动态测量方法--自激动力微摆法:该方法采用正反馈使扭杆自激,通过测量扭杆扭摆系统的固有频率来计算扭杆的刚度;通过对扭摆系统的工作原理和自动测量的方法进行研究,开发了一套扭杆刚度自动测量系统,实现了扭杆刚度的自动测量,解决了扭杆生产中的瓶颈,提高了扭杆的生产效率,满足了扭杆批生产的要求.     

履带车辆扭杆弹簧有限元模型与优化

扭杆弹簧是车辆悬挂(架)装置中常用的弹性元件。该文利用有限元方法对扭杆弹簧进行了建模，给出了扭杆弹簧的结构应力分布规律，在此基础上，对原结构存在的问题，提出了改进方案并进行了有限元的优化计算分析。分析结果表明，所提出的改进结构优于原结构，其研究结果对扭杆弹簧的优化设计具有指导意义。     

基于卷积神经网络的路面裂缝检测

对路面图像块预标记,根据预标记结果对路面图像进行强度归一化预处理,在保留裂缝信息的同时,减少背景光照不均的影响.将预处理后的路面图像输入卷积神经网络(CNN)模型实现路面图像裂缝的检测.由于路面裂缝分布复杂,在训练网络时,使用不同尺度和不同角度的路面图像进行模型训练,使得网络能够检测不同裂缝形状.实验结果显示:裂缝检测结果较好.     

基于计算机视觉与 BIM 的裂缝可视化管理方法

对结构表面裂缝进行持续检监测与管理对保障结构安全具有重要意义。为实现结构裂缝自动识别与管理,提出了一种基于计算机视觉与建筑信息模型(BIM)的裂缝识别、矢量化处理与可视化管理方法。首先基于深度学习的图像识别方法,从相机拍摄的结构表面图像中提取出裂缝形态的栅格图像;其次,提出了一种裂缝形态栅格图像的自动矢量化方法,获取裂缝形态关键点坐标;最终,使用 Dynamo 程序实现裂缝 BIM模型的自动建模与可视化。该方法可以获取裂缝的拓扑形态信息,并显著降低裂缝信息的存储数据量与可视化难度。通过开展 BIM 构件的碰撞分析,还可准确识别裂缝属于结构中的哪个构件,将裂缝所属的构件编号信息与裂缝宽度信息作为裂缝图元参数写入 BIM 模型,实现裂缝矢量化与裂缝 BIM 模型自动化建模与管理,为大范围、大批量的裂缝自动化检监测与管理提供参考。     

基于Harris-SUSAN算法的发动机叶片裂纹检测系统设计

目前设计的发动机叶片裂纹检测系统存在裂纹感应电压能力差的问题,导致缺陷信号峰值检测结果误差较大,为此提出基于Harris-SUSAN算法设计一种新的发动机叶片裂纹检测系统。利用传感器中高灵敏度的二轴霍尼韦尔各向异性磁阻(AMR)元件,分析水平与垂直方向范围内的磁场分布与变化情况,设计传感器,选择旋转电磁激励台实现激励台的旋转磁化。引用Harris-SUSAN算法设定检测程序,计算兴趣值确定最优点,比较磁场强度,检测发动机叶片裂纹。实验结果表明,基于Harris-SUSAN算法的发动机叶片裂纹检测系统能够有效提高裂纹感应电压能力,增强缺陷信号峰值检测结果检测准确率。