大理岩三点弯曲梁弹塑性损伤破坏研究

在应变空间内,推导出弹塑性损伤增量本构方程,通过自编程序实现该本构方程,同时将此程序实现了并行算法;建立了三点弯曲梁二维及三维细观尺度数值试样,分别进行相应地弹塑性损伤破坏数值模拟,作了相应的对比分析,在数值模拟中,提出破坏单元网格消去法,模拟裂纹扩展。研究发现:数值试验同物理试验较吻合,且与理论分析是一致的;由于三维试样细观单元的非线性比二维在空间上更为离散,由三维细观单元弹塑性损伤非线性反映宏观试样的非线性,更能深入地研究细观破坏机理;提出的破坏单元网格消去法为有限元清晰模拟裂纹开辟了新的途径;并行算法程序的实现为应用于大型三维水利水电工程奠定了基础。     

带空洞损伤的梁的纯弯曲

从弹性微结构理论出发研究了带空洞损伤线弹性材料的本构方程，把这种考虑损伤的本构方程应用到梁的纯弯曲．得到了关于梁的应力场、应变场、位移场和损伤场．通过简化与假设，其应力场、应变场可以得到与古典弹性力学关于梁的纯弯相同的结果．文中结果既验证了考虑损伤的本构方程的正确性，又在一定程度上更精确地反映了梁的受力及变形情况．     

基于XFEM的混凝土三点弯曲梁开裂数值模拟研究

扩展有限元法通过在相关节点的影响域上富集非连续位移模式,使对非连续位移场的表征独立于单元边界.采用扩展有限元法对单边切口混凝土三点弯曲梁进行数值模拟,混凝土采用最大主拉应力牵引损伤开裂准则和线性软化损伤模型,并将结果与试验进行对比,验证模型有效性.结果表明,扩展有限元法模拟值与试验值在起裂韧度、失稳韧度等方面存在差异,但总体相差不大.分析认为存在的差异主要是由于混凝土梁自重、支座摩擦力等原因造成,扩展有限元可有效模拟混凝土梁在含有初始裂缝情况下从加载到失稳破坏的全过程,获得裂纹萌生、扩展的过程及破坏形态.     

U形切槽三点弯曲梁的应力集中系数

三点弯曲梁被广泛应用于测试材料的断裂性能,但对准脆性材料难以制作尖锐的裂纹,因此考虑三点弯曲梁具有U形切槽,此时可以用应力集中系数来表征切槽端部的应力峰值。用有限单元法计算了三点弯曲梁的U形切槽顶部的应力集中系数,给出了应力集中系数随切槽深度和切槽宽度变化的规律,弥补了现有应力集中系数手册的欠缺。将U形切槽梁三点弯曲的应力集中系数与对应的U形切槽梁纯弯曲的应力集中系数作比较,发现前者比后者小,最大相对偏差达到-7.3%。将所得的应力集中系数应用于三点弯曲梁的无量纲最大承载力和挠度的分析,可以全面考虑切槽深度和切槽宽度的影响。     

脆性材料三点弯曲试样的最大荷载及其挠度和刚度

三点弯曲试样广泛用于测定各种材料的强度,断裂能和断裂韧度.利用材料力学和断裂力学原理,得到脆性材料三点弯曲试样的最大荷载及其挠度和刚度的无量纲化显式表达式,并给出这些无量纲化力学量的图表,揭示它们随切槽深度变化的规律.两种力学分析方法所得结果基本一致,还指出使它们进一步完善的研究方向.验证和讨论了与文献[6～8]中相应的实验荷载-挠度曲线,理论与实验结果比较吻合.利用得到的表达式和图表,可以鉴别脆性材料荷载-位移曲线峰前（最大荷载前）部分所显示的无量纲化最大荷载及其挠度和刚度的变化合理性, 以及预测实验时这些力学量随切槽深度变化的情况.     

基于扩展有限元的混凝土三点弯曲梁断裂性能数值模拟研究

基于扩展有限元法,模拟了不同宽度混凝土三点弯曲梁的断裂破坏过程,得到了荷载-裂缝口位移曲线;对不同宽度、缝高比、跨高比的三点弯曲梁断裂过程进行模拟并利用双K断裂准则得出了不同宽度、缝高比、跨高比等条件下的应力强度因子,研究了这三种参数的变化对应力强度因子的影响。研究结果表明:当跨高比、缝高比等于0.4,梁宽在100~250 mm范围内变化时,其起裂断裂韧度K_Icⁱⁿⁱ、失稳断裂韧度K_Ic^un基本保持不变;当梁宽不变,跨高比等于4,缝高比从0.2增大到0.5时,起裂断裂韧度K_Icⁱⁿⁱ、失稳断裂韧度K_Ic^un呈现先增大后减小的趋势;当梁宽不变,缝高比等于0.4,跨高比从2.5增大到3.5时,起裂断裂韧度K_Icⁱⁿⁱ保持不变,失稳断裂韧度K_Ic^un将逐渐增大但幅度很小;当跨高比不变,缝高比等于0.4,梁宽在100~250 mm的范围内变化时,起裂断裂韧度K_Icⁱⁿⁱ、失稳断裂韧度K_Ic^un均呈现先增大后减小的趋势,表明小跨高比的K_Icⁱⁿⁱ、K_Ic^un在梁宽度方向存在一定的尺寸效应。     

梁弯曲和振动问题的一种新解法

将固体力学中具有两个广义位移的梁弯曲问题和振动问题的高阶方程组，转换成正则方程的形式，以矩阵分析为数学工具，求解此正则方程组得到他们的通解。与传统的分析方法相比，本文方法的求解过程清晰，并能得到通解的解析表达式，有一定的理论价值。     

带裂纹的三点弯曲拱梁（板）的全塑性解

给出了带裂纹的三点弯曲拱梁和带裂纹的三点弯曲拱板的线弹性解和全塑性解．所考虑的材料是符合Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ本构律的材料，并给出了这种构件的弹塑性断裂分析的弹塑性评定方程．     

考虑损伤的弯曲应力分析

对于纯弯曲问题,若考虑材料在应力作用下的损伤,横截面上的中性轴将偏离该截面的几何形心点,本文分析和计算了这种偏离量,给出了材料在满足幂强化塑性和蠕变条件下横截面上的应力分析。     

夹层梁纯弯曲正应力理论公式推导与实验分析

在材料力学实验中引入夹层梁纯弯曲实验,运用材料力学的理论方法对夹层梁弯曲正应力理论计算方法进行推导．通过采用电测法测量指定截面上的弯曲正应力,将实验值与理论计算值比较．经过比较可知,夹层梁纯弯曲时满足平面假设条件,理论计算公式可行．     

基于预插粘性界面单元的全级配混凝土梁弯拉破坏模拟

为确定预插粘性界面单元法模拟全级配混凝土梁在弯拉荷载作用下断裂破坏过程的有效性和适用性,基于粘结裂缝模型的基本原理,在混凝土梁的中心区域采用Monte—Carlo法生成随机骨料模型,通过自编程序实现了砂浆单元间和界面处粘性界面单元的预插,对全级配细观混凝土梁的弯拉断裂破坏过程进行数值模拟,模拟结果与相关文献结果吻合良好。研究结果表明：预插粘性界面单元法能够有效地模拟细观混凝土材料的弯拉断裂破坏过程和宏观力学特性。     

梁弯曲变形数值模拟比较分析

采用三维有限单元法分别对单一与复合材料的等截面梁进行数值模拟,并与梁的挠曲线的近似微分方程的计算结果进行比较,得出结论：对实心截面梁,无论单一材料或复合材料,只要跨高比小于5：1,剪力对挠度的影响不可忽略;跨高比大于9：1时,挠曲线近似微分方程的精度是足够的。     

基于塑性理论的钢箱-混凝土组合梁抗弯强度计算

为研究钢箱-混凝土组合梁的结构性能,分析其强度的主要影响因素,利用截面数值积分方法,考虑材料非线性,对钢箱-混凝土组合梁受力全过程的行为进行了理论分析,分析结果与试验结果基本相符;基于塑性理论提出了梁抗弯强度实用计算公式,计算结果与试验结果吻合良好;利用计算公式对钢箱-混凝土组合梁顶板、底板、腹板厚度、混凝土强度等主要参数对梁的抗弯强度的影响进行了分析,结果表明,钢板厚度变化对梁的强度的影响强弱依次为：底板〉腹板〉顶板,提高混凝土强度可以明显提高梁的强度。     

网格式整体壁板自适应增量压弯预测

阐述了网格式整体壁板自适应增量压弯成形过程的基本规律,讨论了直接法、单特征法、双特征法、三特征法与两点法的实现技术、数据基础及其适用范围;在此基础上进行程序设计,得到相应结构下压下量与弧高值特征方程,并自动给出对应压下量与弧高值;在与实验值的对比分析后,验证了这些预测方法的可行性.     

夹杂对粉末冶金CT试样断裂性能影响的计算研究

采用GURSON本构方程对含夹杂粉末冶金材料紧凑拉伸试样进行了有限元分析,模拟了裂尖与夹杂的相互作用对基体的损伤及裂纹扩展性能的影响.圆形夹杂对基体材料的损伤及裂纹扩展性能是最保守的形状,对于椭圆形夹杂,硬夹杂在椭圆横向受力较为安全,而软夹杂则相反,在椭圆纵向受力对基体的损伤更小.     

夹杂对粉末冶金CT试样断裂性能影响的计算研究

采用GURSON本构方程对含夹杂粉末冶金材料紧凑拉伸试样进行了有限元分析，模拟了裂尖与夹杂的相互作用对基体的损伤及裂纹扩展性能的影响．圆形夹杂对基体材料的损伤及裂纹扩展性能是最保守的形状，对于椭圆形夹杂，硬夹杂在椭圆横向受力较为安全。而软夹杂则相反．在椭圆纵向受力对基体的损伤更小．     

碳纤维布加固的钢筋混凝土梁挠度的数值模拟分析

通过对4根碳纤维布加固的钢筋混凝土梁（包括1根对比梁）进行正截面抗弯性能试验,利用ANSYS有限元分析软件对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的非线性问题进行仿真模拟,分析的结果与试验结果基本相符,验证了现行规范所提供的计算理论和构造措施的合理性,说明碳纤维加固技术值得广泛应用．     

带裂纹的纯弯曲梁（板）的全塑性解

给出了带裂纹的纯弯曲梁和带裂纹的纯弯曲板的线弹性解和全塑性解，所考虑的材料是符合Ｒａｍｂｅｒｇ－Ｏｓｇｏｏｄ本构律的材料，并给出了这种构件的弹塑性断裂分析的弹塑性评定方程，这些数据可供工程设计人员在设计中使用     

变时基原理在裂缝损伤梁动态检测中的应用

提出运用变时基原理解决脉冲激振试验中的频率分辨率与时域波形精度的问题，同时解决了激励与响应之间，特征时间与特征频率的差异太大的问题。结合裂缝简支梁的脉冲激振试验，表明变时基原理能够得到较为完善的激励与响应的时域和频域波形。将激振试验结果用频率变化平方比法来进行裂缝损伤位置检测，找到了裂缝损伤的位置。结果表明，变时基原理能够较好解决脉冲激振试验中的频率分辨率与时域波形精度的问题，拓展了脉冲激振试验的适用范围。     

混凝土破坏的断裂与损伤耦合分析

目的 应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法分析混凝土破坏的问题．方法 以三点弯曲混凝土梁为例，应用断裂力学与损伤力学耦合分析方法从理论上确定初始损伤区与断裂区，然后用损伤力学的方法、数值模拟混凝土梁的破坏过程．结果 确定了三点弯曲混凝土梁的损伤区和断裂区尺寸，应用西多霍夫损伤模型和断裂力学的耦合分析方法数值模拟了混凝土三点弯曲梁的破坏过程，发现裂纹是带着损伤区向前扩展的．结论 笔者提出的方法是合理的便于工程应用的模拟混凝土裂纹扩展过程的方法。