页岩等非常规储层中富含由矿物填充的胶结型天然裂缝,水力裂缝与胶结型天然裂缝间的相互作用机制是控制复杂裂缝网络形成的关键。基于流动-变形耦合的内聚力模型,采用断裂能参数对天然裂缝胶结强度进行简化表征,建立了水力裂缝与胶结型天然裂缝间相互作用的数值模型。通过与单条水力裂缝极限情况渐进解对比,验证了该方法的可行性。在此基础上,研究了地应力、逼近角、胶结强度比以及压裂液黏度和注入速率等因素对水力/天然裂缝相互...
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:朱兆一; 李晓文; 李妍; 熊云峰; 扈喆 期刊:《玻璃钢复合材料》 2019年第08期
面对船舶轻量化的发展需求,碳纤维增强复合材料和胶接技术受到了船舶行业的广泛关注。CFRP层合板胶接结构是融合碳纤维增强复合材料和胶接技术的一种典型结构形式,其力学行为与船体结构的安全性密切相关。采用力学实验和有限元仿真相结合的方法,通过建立复合材料胶接结构的几何模型、理论模型和有限元模型,研究了CFRP层合板胶接结构的极限承载能力和损伤失效行为。结果表明:基于内聚力模型的数值模拟结果与力学实验的吻合度较高,能...
作者:李明; 李昶; 刘继华; 郭雨鑫 期刊:《公路》 2019年第10期
水泥稳定碎石材料在降温过程中会产生收缩变形,为了研究粗集料及界面特性影响其温缩抗裂性能的显著性,采用MATLAB程序生成二维数字试件,并基于内聚力模型和降温过程中系统内部蓄积的应变能,通过有限元软件ABAQUS模拟分析了粗集料特性、粗集料-砂浆界面特性对水泥稳定碎石温缩抗裂性能的影响。结果发现影响水泥稳定碎石温缩抗裂性能的因素显著性依次为:粗集料-砂浆界面黏结强度>粗集料-砂浆界面断裂能>粗集料面积占比>粗集料最大粒...
作者:胡松林; 周小林; 徐庆元; 周狮宇 期刊:《铁道科学与工程学报》 2019年第09期
研究温度梯度荷载作用对CRTSⅡ型轨道板与砂浆层间损伤扩展规律,为无砟轨道砂浆层间养护维修及使用寿命提供一定的理论参考。建立基于传热学理论的温度场数值计算模型和基于内聚力理论的Ⅱ型板式轨道层间损伤有限元分析模型,并对该模型进行验证。计算服役期为期1 a的温度梯度时程曲线,然后分别分析层间在服役期温度梯度荷载和循环温度梯度荷载作用下的破坏过程,研究结果表明:服役期结束时界面边缘出现损伤,损伤因子最大可达15.82%,...
作者:陈朝晖; 魏超; 罗绮雯; 狄谨 期刊:《建筑结构学报》 2019年第09期
FRP-混凝土界面力学性能是影响FRP加固结构承载力的重要因素。建立了可模拟FRP布加固结构黏结界面非线性软化力学行为的双线性内聚力单元,考虑混凝土与钢筋的材料非线性,进行了FRP布加固混凝土梁柱结构静力加载全过程有限元分析。分析了FRP布及黏结界面的应力变化、界面与结构破坏机制以及结构的承载力,与试验以及不考虑界面黏结滑移的有限元分析结果进行了比较,以验证方法的合理性,并提出了改进FRP环形箍布置方式。有限元分析结果...
作者:林力; 杨鑫平; 常晓林; 唐龙文; 武冰清 期刊:《人民长江》 2018年第20期
随着粉煤灰混凝土越来越广泛的使用,研究粉煤灰混凝土的细观开裂特性对于粉煤灰混凝土优化设计具有非要重要的意义。以内聚力模型为基础,通过数值试验的方法研究了不同粉煤灰掺量和不同孔隙率对混凝土细观力学参数和开裂的影响。研究结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,掺量对砂浆界面单元的影响程度逐渐降低,对ITZ界面单元的影响逐渐增强;粉煤灰混凝土内部孔隙处会形成应力集中现象,微裂纹沿着孔隙发展,降低了混凝土的承载能力。在混...
作者:李树宝; 赵建锋; 黄云青 期刊:《青岛理工大学学报》 2018年第06期
针对墩柱节段之间的接缝设置,选取4种不同构造形式的预制节段拼装桥墩进行模拟分析,在ABAQUS软件中实现了接缝处的接触模拟.分别对局部接口处有无现浇混凝土、是否含有耗能钢筋4种不同构造的预制桥墩进行拟静力的循环往复模拟加载,得到预制桥墩的力-位移的滞回曲线,通过分析滞回曲线的各项参数,得到了局部现浇混凝土和耗能钢筋对预制节段拼装桥墩刚度和耗能能力的影响.
作者:王志凯; 陈志鹏; 杨娜娜; 杨涛 期刊:《西北工业大学学报》 2019年第04期
复合材料层合板在热压成型以及冷却过程中容易出现分层缺陷,分层缺陷是影响复合材料性能最主要的缺陷形式之一,其在复合材料中的产生和扩展都会显著降低复合材料的结构强度甚至引发灾难性的破坏,所以复合材料的分层缺陷对于结构的可靠性有着十分重要的影响。以初始分层位置以及初始分层直径2个参数作为研究对象设计实验,通过数值模拟和试验得到两者对于复合材料层合板力学性能的影响规律,并得出以下结论:初始分层沿厚度方向位置对...
作者:潘鹏鹏; 张承瑞; 李仕浩; 王鹏 期刊:《精密制造与自动化》 2018年第02期
针对面成型3D打印技术中的约束液面成型分离过程,在固化物与树脂盘分离的界面上应用双线性内聚力模型,以通用的有限元软件ABAQUS对分离过程的分离力进行了仿真分析。通过树脂盘表面复合涂层的应用,研究了分离力在分离过程中的分布及变化情况,并得到分离力与界面分离距离以及速度问的变化关系。实验结果进一步表明双线性内聚力模型可以较为准确地预测分离力的变化情况,这为控制分离的运动过程和增强约束液面分离过程的可靠性提...
作者:叶少锋; 周伟; 常晓林; 马刚 期刊:《中国农村水利水电》 2017年第11期
在心墙坝建设过程中,水力劈裂是一个亟待解决的关键问题。采用考虑孔隙水压力的内聚力模型对水力劈裂进行数值模拟,研究了水力劈裂的形成机理。该方法不仅模拟了水力劈裂流固耦合效应,而且能够直观地跟踪裂缝从萌生到最终形成贯穿性裂缝的全过程。通过对计算结果的分析可以得出:劈裂水压力值随着竖向应力的增大而线性增加;高水力梯度和裂缝与周边介质的水压力差是心墙水力劈裂裂缝萌生与扩展的两个重要原因;水力劈裂破坏的力学机...
作者:李雪换; 底月兰; 王海斗; 李国禄; 董丽虹; 马懿泽 期刊:《材料导报》 2019年第09期
热障涂层以其优异的隔热、耐磨和耐蚀性而被广泛应用于航空涡轮发动机中,其能够提高发动机的热效率和延长涡轮叶片的使用寿命。热障涂层的失效往往是裂纹扩展导致,其主要失效形式为表面开裂和界面分层失效。针对热障涂层的裂纹扩展行为,最重要也最直接的研究方法就是对热障涂层的整个损伤失效过程进行数值模拟,以便深入了解涂层失效过程及失效机理。内聚力模型能够比较精确地描述界面开裂问题,在一定程度上可减轻甚至消除裂纹尖端...
作者:江五贵; 邹航; 夏宇锋; 周宇 期刊:《表面技术》 2019年第01期
目的探索氧化铝/铝在热载荷作用下的界面失效机理。方法基于内聚力有限元模型,预测热载荷下铝基氧化铝涂层材料界面处的残余热应力,并系统研究其失效过程。重点考虑涂层厚度、热载荷大小、预制涂层垂直裂纹密度对界面处应力场和界面损伤失效的影响,并同实验进行对比。结果试验和模拟结果都发现,加热到300℃冷却后,界面未产生平行裂纹,而加热到400℃冷却后,界面出现平行裂纹。涂层无裂纹缺陷时,界面处剪应力呈单曲线余弦分布,而有预...
作者:盛艳丽; 崔辉如 期刊:《强度与环境》 2018年第05期
传统的内聚力模型只能描述静态的分离力与分离位移之间的关系。为了描述随时间变化的分离力与分离位移关系,本文采用Maxwell模型,在PPR内聚力模型基础上,提出了一种新型的时间相关内聚力模型。数值仿真结果表明,粘接强度、临界位移以及损伤起始位移随加载速率和粘性系数的增加而增大。开展了三种不同拉伸速率下的双悬臂夹层梁试验件拉伸试验,通过反演分析手段,得到了描述粘接界面时间相关内聚力模型参数。试验及仿真结果对比...
作者:杨贵生; 王洪昌; 周慧超 期刊:《铁道工程学报》 2018年第12期
研究目的:钢套筒锚接技术广泛应用于加固建筑结构、连接混凝土结构的工程实践中,但是锚筋直径一般小于40mm。为研究大直径钢筋与钢套筒的锚固性能,本文采用拉拔试验和数值模拟研究不同锚固形式的破坏形式和锚固性能,从而为工程中确定锚固长度、锚固形式及计算锚固力提供依据和方法。研究结论:(1)采用圆钢筋、锥形钢筋试件的破坏形式是钢筋与植筋胶滑移破坏,采用倒锥形钢筋的破坏形式是钢筋的断裂破坏,得到了两种破坏形式下钢筋的应...
作者:熊学玉; 肖启晟 期刊:《水利学报》 2019年第04期
将混凝土内聚力模型的适用范围从原来的细观受拉断裂模拟拓展到了细观受压断裂模拟,并实现了用统一的数值方法来模拟混凝土受压和受拉的细观损伤破坏行为。参考以往的试验研究以及结合内聚力模型的特点,定义了内聚力单元的混合断裂准则以及全局接触关系;建立了不同网格精度的对照模型,讨论了网格敏感性问题;模拟了混凝土在单轴拉伸和压缩作用下的受力全过程,并对断裂能、界面强度、骨料形状和骨料材料类型进行了参数研究;从破坏形...
作者:曹巧双; 余德平; 徐继业; 张敏; 黄玮海 期刊:《人工晶体学报》 2018年第08期
利用ABAQUS软件建立KDP晶体超精密切削三维模型,并基于内聚力模型来模拟KDP晶体脆性域切削过程中裂纹的成核与扩展,对KDP晶体脆塑转变过程做出合理解释,得到其临界切削厚度。结果表明,超精密切削过程中KDP晶体材料的去除分为弹性变形、塑性去除和脆性断裂三个阶段,其脆塑转变临界切削厚度为140 nm左右。最后利用超精密机床对KDP晶体进行切削实验,实验观测得到的临界切削厚度与仿真结果值的相对误差不超过10%,验证了仿真方法...
作者:韩啸; 金勇; 杨鹏; 李小阳; 侯文彬 期刊:《机械工程学报》 2018年第10期
同传统结构连接方式相比,胶接技术具有诸多优势,在各个工业领域得到了广泛应用。胶层在胶接结构载荷传递过程中起着关键作用,对其内部裂纹扩展机理的研究就显得尤为重要。采用胶接双悬臂梁试验和内聚力模型数值仿真相结合的方法,研究胶层厚度对胶粘剂Ⅰ型断裂韧性的影响规律。为了克服双悬臂梁试验中裂纹长度精确监测的困难,开发了基于柔度的梁方法对试验数据进行分析,进而得到Ⅰ型断裂韧性数值。引入双线性内聚力模型对胶层裂纹扩...
作者:慕文龙; 那景新; 秦国锋; 谭伟; 申浩 期刊:《复合材料学报》 2019年第05期
为了给碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料粘接结构的安全设计及应用提供参考,针对CFRP复合材料-铝合金对接接头,研究了拉-拉交变载荷作用下的疲劳寿命特性及剩余强度变化规律。设计专用夹具,完成接头的制作及固化,并测试其拉伸、剪切准静态失效强度,在此基础上进行不同载荷水平下的疲劳寿命测试。选取特定载荷水平,测试不同循环次数后的接头剩余强度,并对失效形式进行观察分析。结果表明:CFRP复合材料-铝合金对接接头强度-寿命(S-N)...
作者:景剑; 强峰; 施凯 期刊:《低温建筑技术》 2018年第07期
目前化学植筋粘结性能数值模拟中界面单元均以双弹簧单元为主,但是模拟结果与相应的试验结果有较大偏差。为了提高数值模拟的精确度,本文基于双线性内聚力模型(Cohesive Zone Model)进行了单筋拉拔试验的有限元模拟,采用双线性应力-张开位移模型定义内聚力单元本构关系,进行了参数分析,得到了内聚力参数对计算结果的影响规律,并对一些试验的荷载-位移曲线进行参数拟合以确定合理参数,从而验证了该植筋模拟方法的有效性。