作者:刘敏; 李旭 期刊:《计算力学学报》 2019年第05期
依据有限元理论,结合内聚力模型法则,推导出二维二次粘结界面单元在大位移情况下的数值格式,得到用形函数表示的单元位移模式、载荷向量和刚度矩阵,并进行了离散化。基于ABAQUS软件的自定义扩展模块,编制了相应的用户单元子程序UEL,通过数值算例验证了该程序的准确性和有效性。这一成果能为在ABAQUS软件中开展相关数值研究,以及开发其他类型的内聚力界面有限单元提供思路和参考。
作者:刘群; 尤志嘉; 毕冬宾; 时健; 韩国幸 期刊:《煤炭技术》 2017年第01期
根据土层锚固体锥形破坏模型、表面锚固型以及内部锚固型锚固体系研究的可转换性,推导出发生锥形破坏时锚固系统自由段长度表达式。运用ansys数值模拟,模拟不同锚固形式下锚固体-土体界面层,对比不同形式试验的ansys模拟结果。最后,通过模拟结果对比,验证试验以及推导的合理性,形成试验、理论以及数值模拟相结合的研究方法。
作者:李稳; 陈蔚; 汤立群; 蒋震宇; 刘泽佳; 刘逸平 期刊:《复合材料学报》 2018年第10期
纤维束增强树脂基复合材料(FBC)及其单向层合板在标准Iosipescu剪切实验中表现出非常相似的破坏特征,然而测量得到的剪切强度却有明显差异。本文使用两种碳纤维和两种环氧树脂制备了3种FBC和单向层合板,对FBC剪切强度和单向层合板层间剪切强度进行了测量与分析。应用界面单元方法分析了纤维束与基体之间的界面应力场,发现FBC剪切试件中纤维束/基体界面附近的应力状态为拉剪耦合,而单向层合板中界面处于纯剪切应力状态,这一差异导...
作者:罗清宇; 王涛 期刊:《工程力学》 2017年第B06期
子结构混合试验在研究复杂工程时,需要针对不同物理的物理性质划分子结构,比如土和结构,这些子结构的单元类型和网格划分通常不同,为了使混合试验更灵活地划分子结构,该文提出利用界面单元方法,基于广义变分原理,将两子域凝聚在边界上的刚度矩阵与界面单元刚度矩阵组装成耦合结构的整体刚度矩阵,进而求解新的平衡方程即可得到各个耦合子域的位移。同时,将传递函数的概念引入界面单元方法中,通过二维自由度和三维自由度之间的传递函...
作者:江浩然; 王涛; 周惠蒙; 罗清宇 期刊:《工程力学》 2017年第01期
该文提出一种用于协调子结构的界面单元方法。基于广义变分原理,将两子域的刚度与界面单元刚度组装成耦合结构的整体刚度矩阵,求解新的平衡方程即可得到各个耦合子域的位移。界面单元的意义是对子域引入边界力,并建立边界上平衡关系和位移协调关系。该文利用悬臂梁单轴受拉案例验证了界面单元方法的精确性。为了使得界面单元能够应用到子结构混合试验中,引入静力凝聚与BFGS方法,这样只需通过提取边界上的力与位移即可实现多子域不...
作者:毕冬宾; 刘群; 时健; 韩国幸; 玄超 期刊: 2016年第08期
随着我国基础设施建设力度加大,锚固技术飞速发展,但其理论研究相对滞后。本文根据锚固体破坏特征介绍了界面破坏的概念,提出了适用于数值模拟的复合界面单元,该复合界面单元由实体单元和接触单元组成,其中实体单元体现锚杆拉拔时对周围土体的体胀特性,接触单元作为锚固体与土体之间的滑动摩擦单元。着重研究了新型复合界面单元的厚度选取,利用ANSYS数值模拟软件,从微观方面,模拟出了接触面的塑性贯通区,即界面层厚度;从宏观方面,...
作者:杜青; 李晓会 期刊:《工业建筑》 2006年第Z1期
提出了外粘钢板加固受弯钢筋混凝土梁的非线性有限元模型,该模型采用了一种特殊的、具有剥离破坏功能的界面单元来模拟混凝土和外粘钢板之间的粘结层,影响这种剥离破坏的主要因素是板的厚度.由于传统的梁理论不能描述这种加固梁剥离破坏,因此,采用有限元方法能全面地、整体地描述这种加固梁的各种破坏模式.数值计算结果与各种厚度的钢板加固梁试验结果相吻合.
作者:张彦; 来新民; 朱平; 梁新华 期刊:《上海交通大学学报》 2006年第08期
建立了分析纤维增强树脂基复合材料层合板在横向低速冲击作用下损伤和变形行为的有限元模型.针对铺层板的层内损伤,在采用应变描述的Hashin失效准则的基础上,建立了单层板的逐渐累积损伤本构模型;针对铺层板的层间脱层损伤,使用界面单元模拟层问粘接区域,在采用力与相对位移表示的材料模型的基础上,建立了各向同性脱层损伤模型,通过结合传统的应力失效准则和断裂力学中的能量释放率准则定义界面损伤演化规律.计算模型通过...
作者:刘著卿 李高春 邢耀国 董可海 陈晓明 期刊:《推进技术》 2011年第03期
对复合固体推进剂进行单向拉伸载荷条件下的原位扫描电镜观察实验,分析其受载条件下的细观损伤发生及扩展特性。基于原位电镜图片,运用数字图像处理技术提取推进剂细观形貌,建立了推进剂椭圆形颗粒填充模型,对受载条件下颗粒与基体之间的脱粘行为进行数值模拟。研究表明,数值分析结果能反映推进剂受载条件下的细观损伤发生及扩展特性。
作者:喻溅鉴 周储伟 期刊:《复合材料学报》 2009年第06期
提出一种三维黏聚力界面损伤模型,可以描述单调和交变载荷下层合复合材料混合型的分层损伤。损伤用界面所经历过的最大位移间断来定义,交变荷载下一个周期的加、卸载过程均考虑有损伤积累,模型还考虑了单调和疲劳损伤的门槛效应和交变载荷下裂纹的闭合效应。建立了包含该界面损伤模型的初始无厚度八节点等参界面单元,并引入加速损伤的算法,用一次计算循环代替若干次实际循环,提高计算效率。用该单元模型对某复合材料动部件疲劳分层...
混凝土是一种非均匀的、各向异性的材料,其力学性能十分复杂。对其力学性能的研究,长期以来,人们在宏观上将其视为均质各向同性材料,对其压缩、拉伸和弯曲等力学性能进行实验设计。这种方法虽然容易实施,也在一定程度上能够反映混凝土的宏观力学性能,但是需要耗费大量的人力、物力,并且所得到的试验成果又受试验条件、环境条件等的变化及材料本身的复杂性的影响,
作者:陈亚军 于哲峰 汪海 期刊:《固体力学学报》 2012年第06期
为了研究结构几何比例对复合材料层压板在低速冲击作用下的动态响应和损伤的影响,基于ABAOus有限元仿真平台使用包含面内损伤和分层损伤准则的层压板三维有限元模型进行冲击响应分析.在这些模型中,对于层压板的面内损伤,采用改进的Chang—Chang准则进行面内损伤预测;对于层压板内层间分层损伤,使用cohesive界面单元的失效进行模拟.一旦层压板在低速冲击作用下产生损伤,则通过VUMAT子程序对出现损伤区域的材料刚度参数进行...
作者:关志东 刘德博 李星 黎增山 期刊:《复合材料学报》 2012年第02期
为了研究复合材料层间损伤,建立了一种新型零厚度界面单元模型,可以准确地预测复合材料Ⅰ型层间裂纹扩展。模型包括本构关系建立、损伤准则和损伤演化引入,并在大型商用有限元软件ABAQUS用户单元子程序VUEL中实现,采用显示积分方法求解,不存在收敛性问题,同时允许使用较粗的有限元网格。最后将该模型应用于国产碳纤维增强树脂基复合材料(CCF300/5428)双悬臂梁试验(DCB)模拟分析中,结果表明,此界面单元模型能够准确模拟复合材料...
作者:陈亚雄 张振南 期刊:《岩土力学》 2013年第S2期
节理岩体中富含结构面等不连续体,其中很多结构面之间具有一定黏结强度,在冲击荷载作用下会发生脱结(debond)行为,从而消耗岩体应变能。在该结构面之间的黏结性质在很大程度上决定着岩体的破坏行为,发生脱结后,结构面之间不再具有黏结强度,岩体的力学性能发生弱化。为了对该类结构面进行模拟,在改进的Xu-Needleman势函数基础上推导出结构面单元,并将其嵌入到单元劈裂法中,模拟结构面的开裂过程,当结构面完全脱结后结构面单元就转化...
作者:齐朝晖 孔宪超 李坦 期刊:《工程力学》 2013年第09期
把设计阶段已有的部件有限元模型作为子结构,可大幅度提高复杂系统计算效率,但会使子结构交界面上的节点网格不一致。为了满足界面位移协调条件,传统方法需要构造复杂的界面单元。该文提出一种子结构界面缝合方法,可在不需要界面单元的前提下实现子结构拼接,并且在合并子结构的同时,将界面位移凝聚到合成后的子结构边界上,从而提高了计算效率,也为设计阶段的多部门分工协作提供了便利。数值算例验证了所提方法的有效性。
作者:汪劲丰 林建平 徐荣桥 期刊:《计算力学学报》 2013年第06期
石拱桥拱圈石之间的拼接界面往往是拱圈结构的薄弱处,决定着拱桥的安全性和承载力。该连接界面往往因其强度低而沿法向起裂并张开扩展,或沿切向发生相对滑移,此复杂的界面行为特性成为石拱桥承载力分析及安全性评估的难点。针对拱圈石连接缝处的起裂及裂缝扩展后结构非连续变形的复杂力学行为的模拟问题,采用多折线型黏聚区域模型描述拱圈石间界面滑动和拉裂破坏变形,并构造无厚度界面单元,形成考虑非连续变形效应的石拱桥极...
作者:倪玉双 杨伟军 蒋耀华 期刊:《中国科技论文》 2015年第01期
基于三维匀质化理论,建立了砌体的三维匀质化基本单元,并将匀质化单元中的砂浆简化为零厚度的界面单元,推导出三维匀质化砌体单元的等效弹性模量计算公式.将据此公式得到的计算值与现行《砌体结构设计规范》计算公式及常用的各公式计算值进行对比,同时与试验值进行了对比,验证了其可行性.研究证明,基于三维匀质化的计算方法便于对砌体的各个组成部分的各种破坏机理作进一步应力分析,为砌体结构的设计提供理论依据.
作者:林建平 汪劲丰 徐荣桥 凌道盛 期刊:《工程力学》 2015年第08期
该文针对组合梁结构连接界面的非线性效应,采用物理区域与单元网格相独立的策略,并引入无厚度界面单元模拟界面的非连续变形,建立了基于强化有限元的考虑界面滑移的组合梁分析模型。该文所采用的物理区域与单元网格相独立的强化有限元,数学单元和物理单元在空间上重合不再是必要条件,可以根据物理单元力学描述的需要选择数学单元的大小和形状。同时一个单元内可以分成多个区域,各分区可以是不同的材料,可以具有不同的几何形状,可以...