基于有限元法的表面疲劳裂纹扩展模拟

基于有限元法模拟了受远场拉伸和弯曲载荷有限厚度平板的表面疲劳裂纹扩展。裂纹体网格由等参奇异单元构成,裂纹体和非裂纹体之间采用多点约束连接不匹配的节点;采用1／4节点位移法计算应力强度因子,根据Paris公式计算裂纹扩展增量,三次样条插值函数描述裂纹前沿;自编软件实时跟踪裂纹扩展。计算得到的应力强度因子与Newman和Raju的经验公式结果比较,符合良好。     

基于XFEM的裂纹扩展分析

采用ABAQUS/Standard 对生产线中的一个易损件进行了三维有限元分析.根据结构受力状态,将该结构简化成一个平面应力的裂纹扩展模型,并采用目前最新的有限元裂纹扩展技术(XFEM)计算结构的裂纹扩展情况.计算结果表明,有限元计算与实际结构裂纹扩展情况一致.同时,根据计算结果提出了结构改进的设计建议.     

球型容器接管外拐角表面裂纹疲劳形状扩展数值计算方法

运用新型计算机数值计算方法对球型容器接管外拐角表面裂纹疲劳扩展形状和特性作了模拟跟踪研究 ,并与实验进行了比较 .结果表明接管外拐角表面裂纹的疲劳扩展同内拐角有一定的差异 ,并指出常规假定裂纹形状方法中的不足之处     

球型容器接管外拐角表面裂纹疲劳形状扩展数值计算方法

运用新型计算机数值计算方法对球型容器接管外拐角表面裂纹疲劳扩展形状和特性作了模拟跟踪研究 ,并与实验进行了比较 .结果表明 :接管外拐角表面裂纹的疲劳扩展同内拐角有一定的差异 ,并指出常规假定裂纹形状的方法存在的不足之处     

水压裂纹扩展有限元法分析及计算

通过分析油气开采水力压裂技术的具体特点以及有限元数值模拟方法 ,计算出裂纹延伸情况 ,从而度量出油气井的有效开采范围 ,进而对精确开采进行可行性分析 .经华北油田某采区钻井的实地检验 ,以该方法得出的裂纹扩展预测值比实际值平均高出 8.7% ,说明此方法对预测油气井开采中的水压裂纹扩展延伸情况是一种较为有效的方法     

水压裂纹扩展有限元法分析及计算

通过分析油气开采水力压裂技术的具体特点以及有限元数值模拟方法,计算出裂纹延伸情况,从而度量出油气井的有效开采范围,进而对精确开采进行可行性分析.经华北油田某采区钻井的实地检验,以该方法得出的裂纹扩展预测值比实际值平均高出8.7%,说明此方法对预测油气井开采中的水压裂纹扩展延伸情况是一种较为有效的方法.     

沥青路面表面裂缝扩展分析

沥青路面早期裂缝的出现,降低了道路的使用年限.为了研究使用状态下沥青路面表面裂缝的扩展行为,基于断裂力学理论,应用有限元软件ABAQUS,分析了移动荷载下裂缝应力强度因子K11的变化规律,研究了不同裂缝开裂深度和不同的层间摩擦接触状况下的路面响应,并探讨了面层厚度、面层和基层模量等路面结构参数对裂缝扩展的影响.为半刚性基层沥青路面的合理化设计和沥青路面的维修养护提供一定的理论参考.     

表面裂纹准静态断裂扩展形貌的研究

表面裂纹疲劳扩展和断裂扩展过程中几何形貌的预测是未爆先漏（ＬｅａｋＢｅｆｏｒｅ－Ｂｒｅａｋ）评判理论研究的一个重要课题。本文用多试件法研究了表面裂纹准静态断裂扩展形貌变化规律，介绍了主要试验方法与试验结果。     

非线性裂纹扩展分析(二)

应用可动边界变分问题的理论研究了弹塑性理论的裂纹扩展问题。根据裂纹扩展时能量泛函的驻值条件,建立了任意元素的围道积分定理。由围道积分定理可求得裂纹扩展时的能量释放量,同时,基于能量泛函数二阶变分,得到了裂纹扩展时的稳定条件和临界条件。     

具有碎石基层的沥青路面结构的非线性有限元分析

对具有碎石基层的沥青路面结构,采用8节点等参元的弹塑性有限元模型,分析了路面结构的变形、应力及塑性区域.分析结果表明,均布车载下该结构的最大位移发生在路面面层的对称轴上,这与采用弹性层状体系设计沥青路面的最大弯沉点位置一致;最大主应力发生在沥青面层底部且最大塑性应变发生在对称轴上,塑性影响区在离对称轴3.5倍当量圆半径的范围内.与经验公式相比,该计算结果合理,为揭示沥青路面的实际工作状态提供参考.     

沥青加铺层反射裂缝有限元分析

以烟(台)青(岛)一级公路烟台段试验路为应用研究对象,应用大型商业通用有限元软件ABAQUS计算分析了沥青混凝土加铺层反射裂缝的受力特性,为加铺层的结构设计和材料设计提供依据。研究表明:随着沥青加铺基层厚度的增加,控制着路面裂缝扩展的剪切型应力强度因子KⅡ呈减小趋势;沥青稳定碎石模量对加铺层的抗裂性能有重要影响,裂缝尖端的应力强度因子将随着加铺基层模量的增大而增大;大粒径碎石沥青加铺基层中孔洞的存在极大地消减了裂缝尖端的应力集中,有助于阻碍裂缝的进一步发展。     

扩展有限元法在重力坝断裂分析中的应用研究

扩展有限元法是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了混凝土重力坝坝踵裂缝扩展过程,分析了其变形、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在大坝开裂分析中的独特优势。     

夹杂薄板扩展有限元分析

扩展有限元法在分析不连续问题中体现了比常规有限元法的优越性,能够分析规则夹杂的应力问题.然而实际夹杂大都是不规则的,为此,本文通过引进Mum-ford-Shah模型分割不规则夹杂,利用其水平集函数跟踪不规则夹杂的边界,对于任意形状夹杂建立扩展有限元的附加函数.另外,在网格划分时,采用图像像素作为有限单元,最后列举了两个实例.计算结果表明,该方法能够分析多个任意形状夹杂的应力,与常规有限元法比较,该方法的分析结果是精确的、可行的.     

旧混凝土路面沥青加铺层有限元力学分析

应用A nsys软件分析了沥青加铺层路面结构在行车荷载作用下的应力状态,通过加铺层厚度、加铺层模量、混凝土模量及基础模量的改变对沥青加铺层路面结构内应力状态影响的讨论,分析了路面加铺层结构使用效果的影响因素,为路面加铺工程提供了一些建议.     

沥青路面车辙变形的三维粘弹性动力有限元分析

基于车辆对路面的动力作用,建立路面不平整度引起的汽车动荷载简化模型,通过室内高温蠕变试验获得不同沥青面层材料的粘弹性模型,以弹粘塑性理论、动力学基本理论和有限元方法作为理论基础,采用动力有限元分析方法对沥青路面车辙进行了计算与预估,并分析了车辆轮胎压力、车速、作用时间、路面温度及轴载作用次数对沥青路面车辙深度的影响。通过河北邯郸~长治高速公路实体工程验证表明,采用基于动力有限元方法的车辙理论计算值与实测值误差仅为8%~9.5%,具有较高精度,研究成果为进一步完善车辙计算方法及工程应用提供理论依据。     

AC+CRC复合式路面反射裂缝的有限元分析

为给复合式路面的使用寿命预估提供参考, 采用有限元软件建立了带裂缝的沥青混凝土罩面连续配筋水泥混凝土(AC+CRC)复合式路面结构应力分析模型, 对在正载和偏载作用下沥青面层正应力和剪应力分布进行了分析.计算了沥青层荷载型反射裂缝应力强度因子, 分析出结构层厚度、模量、配筋率、层间结合状态对AC层反射裂缝扩展的影响.分析结果表明, 增加AC层厚度及底基层模量、提高CRC层配筋率、改善层间结合状态等均能较好地抑制复合式路面反射裂缝的发展, 而CRC层厚度及模量、AC层模量对复合式路面反射裂缝的发展基本没有影响.研究结果可为AC+CRC复合式路面结构设计提供一定的理论依据.     

改进YOLOv5的沥青路面裂缝检测方法

针对YOLOv5在裂缝图像目标检测中未能考虑到裂缝图像背景复杂,检测目标较小导致检测效果不佳和易出现误检漏检的问题,提出了一种改进YOLOv5的沥青路面裂缝检测方法。该算法首先将轻量级Mobilenet v3的网络作为YOLOv5的特征提取骨干网络,以降低模型复杂度并加快推理速度。同时,在网络预测端引入高效通道注意力机制,提升网络局部特征捕获和融合能力。最后,通过一个嵌入Panet模块来强化裂缝图像的多尺度特征表达能力,提高对小目标的检测效果。实验结果表明,相比于原始YOLOv5算法,改进后的YOLOv5进行沥青路面裂缝检测的平均精度提高了5.6%,模型参数量降低了86.3%,图像检测时间减少了75.8%。