一种损伤演化方程的建立和几种层裂准则的推导

通过唯象分析和细观统计相结合的方法建立了一种韧性材料的损伤演化方程，从物理上对方程中的参数进行了合理的解释，并以此为依据推导了材料的便于工程应用的几种层裂准则，根据准则总结了一些有意义的层裂规律；通过层裂实验和数值模拟相结合的方法来确定材料参数，计算结果与实验结果较好的一致性验证了所建的损伤演化方程和推导的层裂准则是合理的，决定材料参数的方法是有效的。     

岩石爆破层裂机理的研究

基于连续介质损伤力学，从Ｎａｊａｒ各向同性脆性损伤的能量定义出发，从能量角度分析了爆炸应力波传播过程中岩石损伤程度的变化，确定了岩石发生层裂的判据，即当入射压缩波尚未反射部分与反射拉伸波叠加后出现的拉应力等于岩石的损伤抗拉强度（本文简称）时，岩石发生层裂。从而弥补了岩石爆破层裂理论的不足，完善了岩石爆破机理。     

岩石爆破层裂机理的研究

基于连续介质损伤力学,从Ｎａｊａｒ各向同性脆性损伤的能量定义出发,从能量角度分析了爆炸应力波传播过程中岩石损伤程度的变化,确定了岩石发生层裂的判据,即当入射压缩波尚未反射部分与反射拉伸波叠加后出现的拉应力等于岩石的损伤抗拉强度（本文简称）时,岩石发生层裂。从而弥补了岩石爆破层裂理论的不足,完善了岩石爆破机理。     

对于层裂强度传统测定方法有效性的讨论

基于Gathers的工作,对试件靶背部贴有低阻抗材料的平面冲击波致层裂试验,导出了传统方法测定层裂强度的一般方程,在无低阻抗材料且作声学近似的条件下,即为Novikov的测定层裂强度的方程。研究指出,传统方法确定的层裂强度测定方程仅仅可能对采用瞬时层裂准则得到的数值模拟的层裂信号有效。数值模拟表明,层裂面上的由损伤演化引起的应力松弛严重影响层裂片中的应力剖面,因而影响靶板自由面速度历史或靶板-低阻抗材料界面应力历史。研究揭示,传统方法导出的估算层裂强度方程由于没有计及应力松弛,对于实测的靶板自由面速度历史或靶板-低阻抗材料界面应力历史并非有效。     

激光层裂法测量复合材料界面拉伸强度研究进展

本文介绍激光层裂法检测复合材料界面拉伸强度的基本原理与实验方法 ,并从该测量方法的几个关键技术 ;应力波生成与传播的数学模型、应力波形的测量与临界值的判定 ,评述该技术及其研究进展的情况。     

激光层裂法测量复合材料的界面拉伸强度研究进展

本文介绍激光层裂法检测复合材料界面拉伸强度的基本原理与实验方法,并从该测量方法的几个关键技术,应用波生成与传播的数学模型,应用波形的测量与临界值的判定,评述该技术及其研究进展的情况。     

一种新的疲劳损伤演化模型

考虑到金属构件的疲劳损伤主要属于机械损伤,则造成损伤的外因主要是应力幅,而导致损伤的内因是材料本身的性质。基于损伤力学基础理论推导的一般损伤演化方程,并结合断裂力学中经典的帕里斯公式,以有效当量应力幅和材料损伤的特性参数为控制变量得到了一种新的疲劳损伤演化模型,并以12Cr1MoV钢为例进行了实验分析。结果表明:新模型形式简单、参数少,且比Lemaitre模型与实验结果符合得更好。     

一种新的用于各向同性损伤模型的四参数等效应变

基于Hsieh-Ting-Chen强度破坏准则的思想,提出由于求解混凝土各向同性损伤模量的等效应变.首先通过混凝土试件材料特性以及强度试验资料来确定四参数,然后求解出由多轴应力状态下的应变退化得到的等效应变以及相应的损伤模量.对一混凝土立方体试件进行有限元分析,计算结果表明:采用该等效应变计算所得的应力应变曲线与试验曲线吻合性较好,从而说明了该等效应变的合理性,并且可说明利用该等效应变的损伤模型不但可以描述单轴应力状态下混凝土破坏的全过程曲线,而且能描述多轴应力状态下混凝土破坏的全过程曲线.该等效应变形式单一,计算简单.     

基于一种新的层合板模型的有限元分析

本文在文[1]的基础上,给出了用于层合板的静力分析和动力分析(固有频率)的变分原理,并据此给出了相应的有限元公式。大量算例表明这一方法给出令人满意的数值结果。     

基于微观机制的钢结构节点延性断裂预测与裂后路径分析

基于微观机制的钢材断裂判据可用于预测大尺度屈服和无宏观构造缺陷情况下的延性裂纹开展。该文对10个钢管柱-梁翼缘直接焊接节点试件在单调荷载作用下的试验进行了高精度有限元分析,采用经过国产Q345钢材校准的微观断裂判据应力修正临界应变模型(SMCS)和空穴扩张模型(VGM)对各试件进行了断裂预测,与试验结果相比具有较高的精度,验证了微观断裂判据用于预测节点在单调荷载作用下延性断裂的适用性。采用自编的ABAQUS软件VUMAT子程序,分别以SMCS和VGM模型为断裂判据,将失效的单元逐个删除,对2个在不同位置发生断裂的钢管柱-梁翼缘直接焊接节点试件进行了裂后路径跟踪分析,预测结果与试验吻合较好。该微观断裂判据及其模拟技术对于今后进行钢结构在极端荷载作用下的倒塌分析具有参考价值。     

基于微孔贯通细观损伤模型的金属韧性断裂分析

韧性材料断裂过程通常可看作是材料内部微孔洞的形核、扩展及相互贯通的积累。经典的Gurson- Tvergaard (GT)模型能够很好地模拟具有变形均匀、各向同性的孔洞的萌生及扩展过程;但无法模拟由孔洞贯通而引起的局部变形过程,因此需要对其修正,引入相应的孔洞贯通准则。该文采用两种贯通准则对经典GT模型进行修正,即Thomason的塑性极限载荷准则和临界等效塑性应变准则。借助用户自定义程序UMAT将采用这两种贯通准则修正的GT本构关系嵌入至商用有限元软件ABAQUS中,从而可通过对金属材料应力状态和断裂机理的分析控制孔洞的贯通。以一组含有不同缺口根半径的圆棒拉伸试验件为例,分析了该类金属构件自孔洞萌生至最终断裂的整个损伤演化过程,并与试验数据进行了对比,验证了该模型的有效性。该文还讨论了金属断裂过程中应力三轴度对微裂纹萌生与扩展的影响。     

混凝土本构关系边界面模型

本文在对现有边界面模型计算结果分析的基础上,通过大量计算,对模型中的某些参数进行了修改。修改后的边界面模型可以模拟普通混凝土和高强混凝土在单调及复杂荷载作用下的力学性能,可用于钢筋混凝土和钢管混凝土的有限元分析。     

粘弹性阻尼器的计算模型

本文介绍了粘弹性阻尼器的构造与性能,以及目前普遍用于分析粘弹性阻尼器的五种计算模型,提出了一种能够体现温度和频率影响的新计算模型—等效标准固体模型,然后通过实例分析,得出有关结论。     

高延性混凝土加固钢筋混凝土柱抗剪承载力计算

设计了8个RC柱,采用高延性混凝土（HDC）和灌浆料进行加固,通过低周反复荷载试验,主要研究其破坏形态、加固层作用机理及抗剪承载力计算方法。试验结果表明：HDC加固层可对核心区混凝土形成良好的约束作用,破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变,试件承载力和变形能力都得到显著提高;对HDC加固柱的加固层作用机理进行了分析;基于桁架-拱模型对试件受力进行了分析,推导出加固柱的抗剪承载力计算方法,计算结果与试验值吻合较好。     

颗粒增强铝基复合材料细观损伤演化

研究了颗粒增强铝基复合材料韧性断裂的细观损伤演化特征,提出了细观损伤的最弱环模型,并建立了宏观损伤参数与细观损伤机理之间的联系。分析了颗粒尺寸、体积百分比和热处理状态对损伤演化的影响。研究结果表明:宏观损伤演化可以用幂指数形式来表示,细观最弱环模型能够揭示损伤机理,损伤演化模型计算的结果与实验结果吻合较好。     

基于全场等效损伤测试的累积损伤模型

在固定的一组循环数下，对其中每一预定循环数进行不同应力水平的疲劳试验，并测出材料的韧性变化率，以此为损伤变量得到该组循环数下损伤量与交变应力水平关系的曲线族。该曲线族可以转换成相同损伤量下交变应力与循环数关系的等效损伤线族，通过对三种材料等效损伤线族测试和分析，给出损伤线族方程表达式，由此得到的累积损伤模型可以计算复杂加载下材料的剩余寿命，多级加载实验结果与测试值较好符合。     

钢筋混凝土梁抗剪承载力计算的概率模型

传统的钢筋混凝土（RC）梁抗剪承载力模型属于确定性模型,难以有效考虑几何尺寸、材料特性、边界约束条件等因素存在的客观（物理）不确定性和在模型推导过程中存在的主观（模型）不确定性的影响,导致计算结果的离散性较大,计算精度和适用性有限。鉴于此,该文首先结合修正压力场理论和考虑剪跨比影响的临界斜裂缝倾角模型,建立了RC梁的确定性抗剪承载力模型;然后综合考虑主观不确定性和客观不确定性因素的影响,结合贝叶斯理论和马尔科夫链蒙特卡洛法（MCMC）,建立了RC梁抗剪承载力计算的概率模型;最后通过与试验数据和传统确定性计算模型的对比分析,验证了该模型的有效性和适用性。分析结果表明,所建立的概率模型不仅可以合理地描述RC梁抗剪承载力的概率分布特性,而且可以校准传统确定性计算模型的计算精度和置信水平,还可以根据预定的置信水平确定RC梁抗剪承载力的概率特征值,具有良好的计算精度和适用性。