基于细观力学的短纤维增强复合材料断裂性能数值研究

基于细观力学,采用虚拟裂纹扩展结合有限元法计算了短纤维增强复合材料纤维端部不同方向裂纹的应变能释放率,研究了网格尺寸对应变能释放率计算结果的影响,并分析应变能释放率随裂纹长度,纤维的长度、半径和含量的变化关系。研究表明:网格尺寸对应变能释放率的计算结果影响小;不同区域的裂纹,其应变能释放率受裂纹长度的影响不同;应变能释放率随裂纹扩展方向变化曲线呈对称特点,其中滑移型裂纹的扩展阻力较小;应变能释放率随着纤维长度、半径和含量的增大而增大。     

复合介质中裂纹缺陷与纤维的相互作用研究

纤维复合材料的损伤与破坏是缺陷萌生发展的过程。裂纹缺陷周围的应力变形场是影响裂纹扩展的重要因素。本文通过裂纹缺陷存在于纤维复合介质中的力学分析模型,由断裂力学中的J积分及有限元计算方法,探讨不同纤维组分和裂纹位于介质中不同位置时,应力场参量随之变化的规律,并进行了相关讨论分析。     

裂缝吸水对泥页岩强度的影响

从物理化学作用和力学作用两个方面分析了裂缝吸水后对泥页岩强度的影响。由于泥页岩粘土矿物具有吸水特征,并遇水软化和水化膨胀。从泥页岩微观结构分析了水分子进入岩体基质后降低矿物颗粒间的相互胶结作用,并建立了含水量对泥页岩黏聚力和内摩擦角关系。进一步从力学角度研究水分子进入裂缝对裂纹尖端的颗粒施加液压使颗粒受到拉伸应力,从而使微裂纹起裂,并结合岩石力学、细观断裂力学理论计算出初裂强度。与实验结果进行对比得出相关结论。     

离心SHS陶瓷复合钢管的裂纹形成机理

根据离心ＳＨＳ陶瓷复合钢管温度场的数值模拟结果,对各层的温度,尺寸以及陶瓷层中应力在冷却过程中所发生的变化进行了分析和有关计算研究了陶瓷层在不同温度阶段形成裂纹的类型及其机理,并提出准压裂纹的概念,按裂纹产生的力学原因将陶次层裂纹类要归纳成张张裂纹压裂纹和准压裂纹三种,上述研究结果归纳到一张图上,称为离心ＳＨＳ陶瓷复合钢管冷却全息图,该图信息丰富,一目了然,为发析陶瓷层裂纹的形成机理及其控制手段提     

混凝土结构的损伤失稳分析

本文通过运用断裂与损伤力学的相关知识,从理论的角度,阐述了混凝土结构的宏观力学性质与断裂机理,分析了混凝土结构的失稳破坏过程。对比了传统固体力学与断裂损伤力学在混凝土结构分析问题上的异同。断裂力学主要是研究宏观裂纹的扩展以及含宏观裂纹的变形体的力学性能,而损伤力学主要是研究宏观裂纹扩展以前的情况,即微观下混凝土裂纹的形成过程。宏观的损伤力学是以连续介质损伤力学的观点来研究材料的损伤破坏。这种方法的优点是其以材料的宏观力学性能测试为基础,因而便于工程应用。     

断裂与损伤力学发展研究

断裂力学和损伤力学近年来成为力学研究的一个前沿.断裂力学特别是非线性断裂力学近年来有大的发展,它研究在各种载荷与环境下,材料中的裂纹或空洞所引起的破坏过程特别是裂纹扩展的规律;损伤力学着重研究材料的细观缺陷的扩展和含有细观缺陷的材料的力学性质。本文研究了断裂力学与损伤力学的发展和各自的研究思路,对比分析了两者相互关系。     

尿素高压甲铵泵侧杆断裂原因及对策

从断裂力学的角度,对高压甲铵泵侧杆断裂进行力学计算,得出侧杆发生断裂的主要原因:侧杆承受交变载荷的情况下一旦产生裂纹后,裂纹会迅速扩展至临界裂纹并发生突然断裂.同时计算出侧杆的临界裂纹及初始裂纹存在时的侧杆运行寿命,并提出在以后的检修中避免发生侧杆断裂的对策.     

应力强度因子的有限元算法研究

基于位移外推法和相互作用积分法,以含穿透裂纹的有限宽板受单向拉伸载荷为力学模型,建立了相应的计算裂纹尖端应力强度因子(SIFS)的有限元模型,研究了两种方法在求解断裂参量时的差异性,并对比分析了裂纹长度对裂纹尖端应力强度因子的影响。结果表明,裂纹长度的改变对应力强度因子有较大的影响,其中裂纹长度对应力强度因子KⅠ具有较大的推动作用。同时也发现,相互作用积分法与位移外推法的求解结果,在Ⅰ型应力强度因子时具有很好的一致性,二者可以相互验证。     

接管法兰与筒体焊接裂纹分析及控制

在反应产物分离罐的接管法兰与筒体的焊接过程中产生了裂纹。本文从力学方面对产生的裂纹进行了分析,并针对产生裂纹的因素制定了返修及预防措施,有效的解决了接管法兰与筒体焊接裂纹问题。     

复合材料压力容器基体开裂损伤的研究

复合材料压力容器损伤破坏的主要形式之一是基体开裂,本文利用损伤力学方法中的细观力学对复合材料压力容器进行分析,采用等效夹杂法分析基体中任一点的应力情况,当应力达到临界值时基体开始产生裂纹,描述了基体开裂损伤的演化过程,建立裂纹密度和压力容器弹性模量之间的关系式,表现基体裂纹对压力容器刚度的影响。用压力容器的弹性模量定义损伤变量,进而建立了弹性模量和载荷循环次数之间的关系式。     

结构施工时变内力分析

将使用阶段的结构作为受力分析对象是目前结构设计的常规做法,其结果是结构的最终内力、变位等与施工过程无关,这不符合工程实际情况,而现行的结构工程施工内力有限元法并没有提供相应的公式能解决这个问题。利用施工过程时变有限元分析方法对结构施工内力进行几何非线性分析,使计算结果更符合结构施工的实际情况,全过程跟踪分析结构在施工各阶段以及施工完毕时的变量,指出结构工程设计考虑施工过程时变效应影响的重要性。     

Application of adhesively bonded single lap joints for fracture assessment of adhesive materials

In this study, a method has been proposed to obtain the failure envelope of brittle adhesives using the experimental failure loads of precracked single lap joints (SLJs). The proposed technique is based on the principles of linear elastic fracture mechanics (LEFM), on J-integral relations, and on results of a numerical analysis. Compared to the previous approaches, the introduced experimental method has some advantages such as low manufacturing costs and simpler test procedure. The proposed method can also provide a wide range of mode mix ratios without the need of an additional apparatus. The fracture envelope obtained from the proposed method was then verified by performing some fracture tests including double cantilever beam (DCB), end-notched flexure (ENF), and single leg bending (SLB) specimens. Good correlation was seen between the fracture envelopes of the proposed method and the ones obtained from the fracture mechanics experiments.     

直立容器支承式支座处的强度校核

根据局部应力的理论分析，提出直立容器支承式支座处强度校核的新方法。本法具有力学概念明确，分析精细，用于工程简便、实用的特点。     

Simpson数值积分在水平井井眼轨迹计算中的应用

本文把Simpson数值积分法与三次样条插值方法有机结合起来解决水平井井眼轨迹问题,避免了繁琐的递推公式推导,为水平井井眼轨迹的计算问题提供了一种行之有效的方法;并且引入计算点,通过求解计算点这个中间计算过程,应用经典公式,编制程序,方法简单可靠,易于实现及理解,为钻柱力学的有限元分析提供了必要的条件。     

风力机叶片结构强度复合材料力学分析方法研究

截面结构强度分析校核方法是风力机叶片设计优化的关键问题。针对现有的叶片工程力学计算方法精度不高、有限元分析方法计算开销较大的问题,在研究风力机复合材料叶片结构设计模型的基础上,基于复合材料力学理论,推导出计算叶片截面周向各处拉伸和剪切应变的计算公式;在叶片生命周期内的极限载荷下,对某1.5 MW叶片进行了结构强度计算和分析,通过与该叶片在当量极限载荷下的测试结果对比,验证了所述方法的有效性。     

关于球罐球片包装架的结构分析

用力学方法,对球罐球片包装架的载荷及受力进行了分析,为包装架的负荷提供了计算方法和依据。     

下出料门支撑梁设计方法的比较

分析下出料门支撑梁的变形和强度对设备安全性能影响时,用有限元方法(ANSYS软件)和工程力学(材料力学)的方法分别进行计算、分析、比较。材料力学分析结果相对ANSYS软件分析结果较为保守,也欠精确,偏离实际的程度比较大。因此在分析类似工程问题中运用ANSYS分析更具有现实意义。     

扁平绕带式压力容器结构特点与研究现状

介绍了扁平绕带式压力容器的结构特点,给出了静态力学和动态力学行为研究现状,以及结构失效分析、可靠性设计方法的研究进展。     

The Effects of Plasticity in Adhesive Fracture

From the viewpoint of continuum mechanics, and particularly the energy concept of fracture, adhesive and cohesive failures are similar. The essential difference involves the interpretation of the energy required to create new (adhesive or cohesive) surface area. This fracture mechanics approach has in the past been applied to a number of different elastic problems. In this investigation an elastic-perfectly plastic analysis for adhesive failure of a beam is presented. This analysis accounts for the energy dissipated during plastic bending. Experimental results with 6061-T6 alumimum are presented as evidence of the validity of the approach.     

The Effects of Plasticity in Adhesive Fracture

From the viewpoint of continuum mechanics, and particularly the energy concept of fracture, adhesive and cohesive failures are similar. The essential difference involves the interpretation of the energy required to create new (adhesive or cohesive) surface area. This fracture mechanics approach has in the past been applied to a number of different elastic problems. In this investigation an elastic-perfectly plastic analysis for adhesive failure of a beam is presented. This analysis accounts for the energy dissipated during plastic bending. Experimental results with 6061-T6 alumimum are presented as evidence of the validity of the approach.