面向结构状态评估的多尺度损伤模型 被引量：5

1

作者 郭力 李兆霞 陈志文 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1047-1051,共5页

为了满足大跨结构健康监测和状态评估的需要,提出了计算结构损伤破坏的微宏观多尺度损伤模型.将结构微损伤变量定义为物质点处应力水平的函数,建立了非线性有限元模型,通过迭代求解来实现微损伤的耦合分析.为了考虑微损伤的累积效应,将... 为了满足大跨结构健康监测和状态评估的需要,提出了计算结构损伤破坏的微宏观多尺度损伤模型.将结构微损伤变量定义为物质点处应力水平的函数,建立了非线性有限元模型,通过迭代求解来实现微损伤的耦合分析.为了考虑微损伤的累积效应,将结构的宏观损伤定义为微损伤的空间统计平均,选取均匀化遍历函数作为微损伤的空间分布概率密度函数,建立了宏微观损伤的关联模式,通过响应等效的方法来验证宏微观损伤关联模式的有效性.计算结果表明:耦合迭代求解技术可以降低微损伤分析过程中的网格敏感性;结构在均匀化宏观损伤下的响应与在非均匀微损伤下的响应吻合良好.采用多尺度损伤模型,可以有效实现结构的局部微损伤向均匀化宏观损伤的等效转换,有助于提高面向结构状态评估的有限元模型的计算效率. 展开更多

关键词 多尺度损伤模型 结构状态评估 均匀化损伤 非线性有限元模型 网格敏感性

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焊接结构损伤区细观裂纹扩展的分形特征及其多尺度损伤表征 被引量：8

2

作者 赵超凡 李兆霞 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1039-1044,共6页

为了研究焊接结构破坏过程中的宏细观损伤演化特征及其表征方法,以含细观裂纹的焊接构件为对象,采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术同步记录试样内部细观结构和宏观力学性能变化过程.实验发现,试样变形过程中试样在弹性模量减小... 为了研究焊接结构破坏过程中的宏细观损伤演化特征及其表征方法,以含细观裂纹的焊接构件为对象,采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术同步记录试样内部细观结构和宏观力学性能变化过程.实验发现,试样变形过程中试样在弹性模量减小的同时,其内部细观裂纹不断萌生、扩展和聚合,扩展形态表现出显著的分形特征,且分形维数随试样塑性变形呈线性增加的趋势.综合考虑裂纹扩展形态的分形维数度量与裂纹扩展的物理意义,提出了一种多尺度损伤表征方法,以同时描述结构宏观损伤特性与内部细观裂纹扩展特性,并用传统的损伤量化方法进行验证.结果表明,新的多尺度损伤表征方法能够很好地描述细观裂纹到宏观损伤的多尺度演化过程. 展开更多

关键词 X射线计算机断层扫描 分形维数 塑性变形 细观裂纹 多尺度损伤表征

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固体推进剂长期贮存损伤性能研究进展

3

作者 陈家兴 黄启庆 +5 位作者 蔺跃龙 武锐 赵猛 贺宏博 史志伟 闫泽永 《装备环境工程》 CAS 2024年第2期1-11,共11页

主要从发动机装药结构的损伤性能有限元仿真分析方法、蠕变损伤试验设计以及蠕变损伤研究方法等3个方面综述了固体推进剂蠕变损伤性能研究进展,指出蠕变效应会导致推进剂内部含能颗粒与基体之间出现脱湿细观损伤,进一步总结了现今蠕变... 主要从发动机装药结构的损伤性能有限元仿真分析方法、蠕变损伤试验设计以及蠕变损伤研究方法等3个方面综述了固体推进剂蠕变损伤性能研究进展,指出蠕变效应会导致推进剂内部含能颗粒与基体之间出现脱湿细观损伤,进一步总结了现今蠕变试验研究和宏细观蠕变性能数值模拟中的不足。分析认为,蠕变损伤试验研究的难点在于研究推进剂材料级试验结果与实际装药结构中推进剂蠕变效应的对应性和数据映射关系,推进剂损伤数值模拟的难点是推进剂含损伤蠕变多尺度本构模型的建立,以及在自重载荷下药柱形变预测计算的应用计算问题。最后提出的建议可以为开展长期贮存条件下推进剂蠕变损伤性能研究提供一定的参考。 展开更多

关键词 固体推进剂 蠕变损伤性能 本构模型 装药结构 多尺度损伤 蠕变试验方法

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开采扰动区(EDZ)内层状围岩变尺度损伤及失稳预计实验及综合分析 被引量：10

4

作者 李玉民 来兴平 +2 位作者 蔡晓芒 吕兆海 苏普正 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2007年第1期15-19,29,共6页

在地下开采中常遇到层裂影响围岩力学行为,考虑到安全支护载荷及衍生动力灾害的可能性及工程应用,基于现场工程调查和室内多尺度煤岩动力破坏规律实验观察,建立了物理相似模型,完成了基于声发射(AE)的采空区覆岩变尺度损伤与断裂的模拟... 在地下开采中常遇到层裂影响围岩力学行为,考虑到安全支护载荷及衍生动力灾害的可能性及工程应用,基于现场工程调查和室内多尺度煤岩动力破坏规律实验观察,建立了物理相似模型,完成了基于声发射(AE)的采空区覆岩变尺度损伤与断裂的模拟实验,对开采扰动区工作面周期来压(4个阶段)、围岩破裂与损伤的声发射特征参数(总事件与能率以及隐含的临界敏感性)等多元信息进行了综合比较,获得了老顶来压强度及支护阻力的定量化指标,这为工程现场EDZ内顶板大范围破断、围岩稳定性、破碎岩体失稳垮落等监测与控制提供依据。 展开更多

关键词 声发射(AE) 开采扰动区域 多尺度损伤 物理模拟

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结构损伤多尺度描述及其均匀化算法 被引量：5

5

作者 陈志文 李兆霞 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期533-537,共5页

为了解局部细节含细观缺陷结构在劣化初期的力学行为,建立了结构损伤在细、宏观尺度下的分析模型.基于均匀化方法和连续损伤力学框架,提出了一个可实现跨越细、宏观尺度结构损伤演化过程分析的均匀化算法.算例分析说明了所提出的结构损... 为了解局部细节含细观缺陷结构在劣化初期的力学行为,建立了结构损伤在细、宏观尺度下的分析模型.基于均匀化方法和连续损伤力学框架,提出了一个可实现跨越细、宏观尺度结构损伤演化过程分析的均匀化算法.算例分析说明了所提出的结构损伤多尺度描述及其算法的可行性和必要性.研究结果表明:考虑结构中含细观缺陷部位的细观损伤描述和所建立的结构损伤多尺度算法,可对结构实现跨细、宏观尺度的应力、应变、损伤等力学量的同时获取,从而能够同时获得结构局部的细观损伤状态、演化过程及其对结构宏观应力应变响应与失效的影响.随着局部细观损伤的发展将导致构件整体力学性能的下降,这种考虑由于结构自身固有特点存在易损部位的结构损伤多尺度分析,对于正确认识结构的损伤失效行为是非常必要的. 展开更多

关键词 多尺度损伤 局部缺陷 损伤分析 细观尺度

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基于结构多尺度分析的超大跨斜拉桥损伤定位方法研究 被引量：2

6

作者 邓扬 李爱群 +1 位作者 丁幼亮 孙君 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2008年第3期268-273,共6页

以苏通大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法,将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接,实现了超大跨斜拉桥的多尺度损伤分析。在此基础上,对模态曲率指标和模态应变能指标的损伤识别效果进行了... 以苏通大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法,将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接,实现了超大跨斜拉桥的多尺度损伤分析。在此基础上,对模态曲率指标和模态应变能指标的损伤识别效果进行了对比分析。结果表明:采用子结构方法可以有效地实现钢箱梁局部构件损伤与整体结构响应的多尺度衔接,从而较真实地研究钢箱梁局部构件损伤对超大跨斜拉桥动力特性的影响;无噪声情况下,模态曲率指标能正确识别所有损伤工况,而模态应变能指标则对部分损伤工况的识别效果较差;模态应变能指标的抗噪声能力总体上优于模态曲率指标。 展开更多

关键词 超大跨斜拉桥 模态参数 损伤定位 多尺度损伤分析 钢箱梁

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焊接结构内部孔洞演化特征及其多尺度损伤表征 被引量：5

7

作者 赵超凡 李兆霞 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期182-189,共8页

为了研究结构失效过程中焊接细节处的宏细观损伤演化过程,以含细观孔洞的焊接构件为对象进行拉伸试验,综合采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术分别同步记录拉伸过程中构件内部细观结构和宏观力学性能的演化过程。试验结果发现随... 为了研究结构失效过程中焊接细节处的宏细观损伤演化过程,以含细观孔洞的焊接构件为对象进行拉伸试验,综合采用X-CT(X射线计算机断层扫描)和电测技术分别同步记录拉伸过程中构件内部细观结构和宏观力学性能的演化过程。试验结果发现随着构件变形的增加,其宏观性能变化表现为弹性模量的线性减小,同时其内部结构演化表现为新孔洞的萌生和原有孔洞的增长,孔洞总体积随塑性变形呈线性增加趋势,构件在不同的变形阶段,孔洞的体积与数量之间的关系都呈现出分形特征,分形维数随塑性变形的增加呈平缓增加趋势。根据构件宏观力学性能与其内部孔洞总体积之间的关系,并结合分形特征的意义,提出一种多尺度损伤表征方法,并用基于Lemaitre理论的损伤量化方法对其进行验证。结果表明新的损伤表征方法不但具有更加明确的物理意义,同时还可以很好地描述细观孔洞萌生、增长直到构件断裂的损伤跨尺度演化导致失效的过程。 展开更多

关键词 焊接构件 多尺度损伤 X射线计算机断层扫描 细观孔洞 分形维数

原文传递

描述微裂纹成核与扩展的疲劳损伤多尺度模型及其应用 被引量：3

8

作者 孙宾 李兆霞 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第2期333-338,共6页

利用多尺度模拟的方法建立了针对疲劳损伤累积过程中微裂纹成核与扩展阶段的疲劳损伤多尺度模型,对模型的有效性进行了实验验证,并将其应用于变幅疲劳载荷下某装甲车传动轴的疲劳寿命评估中.研究结果表明,所提模型能同时预测宏观尺度疲... 利用多尺度模拟的方法建立了针对疲劳损伤累积过程中微裂纹成核与扩展阶段的疲劳损伤多尺度模型,对模型的有效性进行了实验验证,并将其应用于变幅疲劳载荷下某装甲车传动轴的疲劳寿命评估中.研究结果表明,所提模型能同时预测宏观尺度疲劳损伤与细观尺度微裂纹的成核与扩展率,利用该模型所预测的宏观疲劳损伤值与实验所测值相符.该模型既能合理地描述宏观尺度下不同应力水平的疲劳损伤演化过程,又能综合反映细观尺度下微裂纹的成核与扩展行为.利用这种多尺度疲劳损伤模型可以预测结构在疲劳微裂纹成核与扩展阶段所消耗的疲劳寿命,为各类结构疲劳损伤累积过程评估和准确进行寿命预测提供了一种新途径. 展开更多

关键词 疲劳寿命 微裂纹 损伤变量 多尺度损伤模型 寿命预测

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大跨斜拉桥扁平钢箱梁损伤定位指标的噪声鲁棒性比较研究 被引量：2

9

作者 丁幼亮 李爱群 缪长青 《公路交通科技》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期79-83,共5页

以润扬大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接实现多尺度损伤分析。在此基础上对模态曲率、模态应变能、模态柔度和斜拉索索力等4类结构损伤定位指标的抗... 以润扬大桥斜拉桥的扁平钢箱梁结构为分析对象,采用子结构方法将扁平钢箱梁结构的整体尺度动力特性和细节尺度构件损伤相互衔接实现多尺度损伤分析。在此基础上对模态曲率、模态应变能、模态柔度和斜拉索索力等4类结构损伤定位指标的抗噪声干扰能力进行了对比分析。分析结果表明,模态应变能和模态柔度对于扁平钢箱梁结构损伤定位具有较好的互补性,将其相结合对扁平钢箱梁主跨和边跨的损伤识别具有较好的抗噪声干扰能力。 展开更多

关键词 桥梁工程 大跨斜拉桥 多尺度损伤分析 钢箱梁 模态参数 损伤定位

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多尺度方法预测复合材料层板裂纹扩展 被引量：4

10

作者 储辰辰 蔡恒 +1 位作者 乔晓军 叶俊杰 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期45-51,共7页

为了研究复合材料层板在细观和宏观尺度上的损伤分布,文中基于高精度通用单胞细观力学模型,发展了一种多尺度分析方法.该方法只需纤维和基体的材料属性、强度参数及纤维体积含量,而无需复合材料层合板的弹性参数和强度参数.文中使用该... 为了研究复合材料层板在细观和宏观尺度上的损伤分布,文中基于高精度通用单胞细观力学模型,发展了一种多尺度分析方法.该方法只需纤维和基体的材料属性、强度参数及纤维体积含量,而无需复合材料层合板的弹性参数和强度参数.文中使用该方法分析了复合材料结构的宏细观上的应力应变场;结合多尺度损伤模型,研究了复合材料的细观损伤以及宏观的裂纹扩展;通过二次开发ANSYS/LS-DYNA软件,文中将高精度通用单胞细观力学模型编译到用户自定义材料子程序中;使用这种方法分析了开孔层板轴向拉伸条件下的各个分层的应力分布、组分失效模式和裂纹扩展.并将计算结果与实验结果对比,结果表明:数值模拟随时间变化的应力曲线与实验所得的曲线能较好的吻合;预测的裂纹扩展与实验结果比较吻合. 展开更多

关键词 复合材料 高精度通用单胞模型 多尺度损伤 裂纹扩展

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基于局部均匀化多尺度方法的机织复合材料单轴拉伸力学行为研究

11

作者 员尔瑾 孙杰 +1 位作者 王开钰 蔡洪能 《热加工工艺》 北大核心 2024年第5期111-118,共8页

机织碳纤维增强树脂基复合材料在厚度方向存在纤维的相互交织,拥有较复杂的纤维空间结构,因此具有优异的比刚度和比强度。本文建立了平纹机织复合材料的“微观-介观-宏观”的多尺度有限元渐进损伤模型,并对介观模型中的各成分进行具有... 机织碳纤维增强树脂基复合材料在厚度方向存在纤维的相互交织,拥有较复杂的纤维空间结构,因此具有优异的比刚度和比强度。本文建立了平纹机织复合材料的“微观-介观-宏观”的多尺度有限元渐进损伤模型,并对介观模型中的各成分进行具有等效性能的局部均匀化简化。基于微观力学失效理论判断纤维/基体损伤起始,通过ABAQUS有限元分析平台,开发用户自定义的子程序VUMAT,对平纹机织复合材料进行拉伸力学行为和损伤机理分析。结果表明:在拉伸载荷模拟中纤维束树脂损伤最为严重,纤维失效发生在经向纤维束中,且外层损伤相较于内层更加严重。试验和数值分析的结果误差均在2%以内,表明多尺度渐进损伤模型的可靠性。 展开更多

关键词 平纹机织 局部均匀化 多尺度渐进损伤模型

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CFRP薄壁结构多尺度建模及耐撞性分析

12

作者 朱国华 竺森森 +2 位作者 胡珀 王振 赵轩 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期3626-3639,共14页

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有较高的比强度、比刚度及显著的轻量化效果,因此CFRP薄壁结构被作为能量吸收装置广泛应用于工程领域。以单向碳纤维复合材料为研究对象,利用扫描电镜获取其微观胞元结构参数及纤维体积分数,构建能够... 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有较高的比强度、比刚度及显著的轻量化效果,因此CFRP薄壁结构被作为能量吸收装置广泛应用于工程领域。以单向碳纤维复合材料为研究对象,利用扫描电镜获取其微观胞元结构参数及纤维体积分数,构建能够准确反映其微观形态的代表性体积单元(Representative volume element,RVE),通过加载周期性边界条件及单位载荷,获取材料宏观等效弹性参数,并开展实验验证。随后,开发基于微观力学的失效准则及损伤演化方程,并结合材料力学特点,构建CFRP宏观损伤模型,最终形成一套基于微观失效的多尺度损伤模型。在此基础上,对CFRP薄壁圆管在轴向准静态载荷下的压溃性能进行数值仿真,并与实验结果进行对比,验证了多尺度模型的仿真精度。最后,基于验证后的多尺度有限元模型,研究了碳纤维铺层角度及碳纤维体积分数对CFRP薄壁结构耐撞性的影响。结果表明:铺层角度和碳纤维体积分数对CFRP圆管耐撞性能具有较大影响。 展开更多

关键词 碳纤维增强树脂基复合材料 耐撞性 多尺度分析 多尺度损伤模型 微观失效准则

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