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深部煤层底板破坏特征分析
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作者 张风达 申宝宏 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期44-50,共7页
为研究深部煤层底板破坏特征,结合74组华北型石炭二叠系煤层底板破坏深度实测数据,通过构建的数学模型分析深部煤层底板破坏规律与浅部的差异性,确定出深浅部煤层底板破坏规律的分界点。在此基础上,运用灰色关联分析法对比分析了深浅部... 为研究深部煤层底板破坏特征,结合74组华北型石炭二叠系煤层底板破坏深度实测数据,通过构建的数学模型分析深部煤层底板破坏规律与浅部的差异性,确定出深浅部煤层底板破坏规律的分界点。在此基础上,运用灰色关联分析法对比分析了深浅部煤层底板破坏深度主控因素的影响权重顺序,从煤层底板采动应力变化的角度探索深部煤层底板的破坏机理。研究表明:埋深介于416~442 m之间时,深浅部煤层底板破坏规律的相关系数较小,即浅部煤层底板破坏规律与深部煤层底板破坏规律差距较大;而偏离此区间时,相关系数则增大。浅部煤层底板破坏深度受工作面开采尺寸的影响较大,而深部煤层底板由于采动应力较大的变化幅度,增加了煤层底板卸荷破坏的可能性,导致深部煤层底板破坏深度受埋深的影响较大。 展开更多
关键词 增广矩阵 煤层底板 分界点 仿真计算 灰色关联分析 断裂力学
基于XFEM的疲劳裂纹扩展路径和寿命预测 预览
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作者 何龙龙 刘志芳 +2 位作者 顾俊杰 王金亮 门坤发 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期737-743,共7页
根据线弹性断裂力学理论,推导出了Abaqus中材料参数c3,c4与Paris参数C,m的之间的换算关系式,并基于Abaqus软件的扩展有限元XFEM分析,分别对含中心穿透斜裂纹平板和带初始裂纹的加筋翼梁典型结构在等幅疲劳载荷下的裂纹扩展路径和裂纹扩... 根据线弹性断裂力学理论,推导出了Abaqus中材料参数c3,c4与Paris参数C,m的之间的换算关系式,并基于Abaqus软件的扩展有限元XFEM分析,分别对含中心穿透斜裂纹平板和带初始裂纹的加筋翼梁典型结构在等幅疲劳载荷下的裂纹扩展路径和裂纹扩展寿命进行了预测和试验验证。算例结果表明预测的裂纹扩展路径与试验结果吻合良好,裂纹扩展寿命误差在6.3%以内。表明该方法可以精确地预测等幅载荷下二维和三维复杂结构的疲劳裂纹扩展路径和寿命,可为结构的损伤容限分析提供有效途径,具有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 XFEM 应变能释放率 裂纹扩展 疲劳寿命预测 断裂力学 ABAQUS Paris公式
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钢桥面板纵肋对接焊缝疲劳裂纹扩展特性及加固方法研究
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作者 周细辉 黄坤 《中外公路》 北大核心 2019年第3期138-142,共5页
针对钢桥面板纵肋对接焊缝中典型的疲劳开裂情况,为研究萌生于该处的疲劳裂纹在后期扩展过程中所表现的特征,以及根据其扩展机理采用在纵肋底板栓接钢板的加固效果的评估,利用Ansys软件建立了纵肋对接焊缝处的疲劳裂纹有限元模型,采用... 针对钢桥面板纵肋对接焊缝中典型的疲劳开裂情况,为研究萌生于该处的疲劳裂纹在后期扩展过程中所表现的特征,以及根据其扩展机理采用在纵肋底板栓接钢板的加固效果的评估,利用Ansys软件建立了纵肋对接焊缝处的疲劳裂纹有限元模型,采用相互作用积分与有限元相结合的方法得到的裂纹前缘应力强度因子来对研究对象进行分析。结果表明:纵肋对接焊缝处疲劳裂纹的扩展过程中Ⅰ型应力强度因子KⅠ与等效应力强度因子Keff之间数值差距很小,Ⅰ型(张开型)开裂模式在扩展过程中占主导地位;Ⅰ型应力强度因子KⅠ随着裂纹扩展尺寸的增加一直处于增大的趋势,由于应力强度因子是裂纹扩展速率的主要参量,疲劳裂纹扩展速率随着裂纹扩展的进行而逐渐增大;通过对纵肋底板栓接钢板加固措施的理论分析,该加固方法能够大幅改善纵肋对接焊缝疲劳裂纹前缘的应力强度因子,使疲劳裂纹的扩展得到有效控制。 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 纵肋对接焊缝 断裂力学 疲劳开裂加固 应力强度因子
孔边缘单侧裂纹应力强度因子计算方法 预览
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作者 李岩 冯永志 杜伟 《科学技术创新》 2019年第8期5-6,共2页
针对榫槽底部冷气孔边缘含宏观裂纹的燃气轮机轮盘能否继续服役问题,从断裂力学的角度,利用workbench软件,采用相互作用积分法,验证了典型的孔边单侧裂纹承受拉力情况下应力强度因子的计算精度,模拟了某MW级燃气轮机涡轮盘榫槽底部冷却... 针对榫槽底部冷气孔边缘含宏观裂纹的燃气轮机轮盘能否继续服役问题,从断裂力学的角度,利用workbench软件,采用相互作用积分法,验证了典型的孔边单侧裂纹承受拉力情况下应力强度因子的计算精度,模拟了某MW级燃气轮机涡轮盘榫槽底部冷却孔边缘含单侧裂纹的应力强度因子。结果表明:基于workbench的相互作用积分法计算应力强度因子的误差不大于8%,可满足工程计算使用;某MW级燃气轮机涡轮盘榫槽底部冷却孔边缘单侧裂纹的应力强度因子最大值在靠近冷气孔内壁处的裂纹前缘,该位置裂纹最先扩展和破裂。同时,获得了一种适用于工程上的裂纹断裂参量计算方法,为含裂纹构件视情服役提供了理论依据。 展开更多
关键词 断裂力学 应力强度因子 相互作用积分法 涡轮盘
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基于断裂力学的应力性骨折研究现状 预览
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作者 金成春(综述) 王德平 马辉(审校) 《同济大学学报:医学版》 CAS 2019年第4期523-528,共6页
断裂力学是研究含裂纹构件裂纹的平衡、扩展和失稳规律,以保证构件安全工作的一门科学。断裂力学在航空、机械、化工、造船、交通和军工等领域都有广泛的应用前景,是一门具有高度实用价值的学科。20世纪60年代,国外开始应用断裂力学观... 断裂力学是研究含裂纹构件裂纹的平衡、扩展和失稳规律,以保证构件安全工作的一门科学。断裂力学在航空、机械、化工、造船、交通和军工等领域都有广泛的应用前景,是一门具有高度实用价值的学科。20世纪60年代,国外开始应用断裂力学观点研究骨折的原理,认为断裂力学对研究骨的破坏是有意义的,断裂力学试验方法同样适用于骨的断裂研究,基于断裂力学研究骨骼的疲劳裂纹扩展逐渐成为研究的热点之一,因此有必要就断裂力学在应力性骨折中的研究进展进行综述。 展开更多
关键词 断裂力学 应力性骨折 疲劳性骨折 生物力学 发病机制
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TB5钛合金板试件疲劳破坏过程的宏微观跨尺度数值模拟 预览
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作者 唐雪松 刘唐 彭旭龙 《长沙理工大学学报:自然科学版》 CAS 2019年第1期73-78,共6页
为了研究TB5钛合金板试件从微观初始缺陷到宏观疲劳断裂全过程中的跨尺度数值模拟问题,以约束应力表征材料的疲劳损伤度,以约束应力区裂纹模型描述材料从微观到宏观的疲劳破坏过程,以应变能密度因子作为宏微观跨尺度疲劳裂纹扩张的控制... 为了研究TB5钛合金板试件从微观初始缺陷到宏观疲劳断裂全过程中的跨尺度数值模拟问题,以约束应力表征材料的疲劳损伤度,以约束应力区裂纹模型描述材料从微观到宏观的疲劳破坏过程,以应变能密度因子作为宏微观跨尺度疲劳裂纹扩张的控制参量,发展了一种宏微观跨尺度疲劳破坏过程的数值模拟方法。在该模型中,可通过疲劳源处材料初始缺陷大小和3个尺度效应函数来表征材料微观因素对疲劳破坏过程的影响。对TB5钛合金光滑板试件(应力集中系数Kt=1)和含切口板试件(Kt=3)进行了数值模拟计算,结果表明,计算S-N曲线与试验S-N曲线能够精准吻合。通过考虑微观效应,其疲劳寿命试验数据的离散性也可由模型计算结果得以体现。 展开更多
关键词 断裂力学 钛合金 S-N曲线 疲劳裂纹扩张 宏微观跨尺度分析 微观效应
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深水半潜式钻井平台断裂力学疲劳寿命分析 预览
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作者 谢文会 谢彬 +2 位作者 李阳 王俊荣 朱小松 《船海工程》 北大核心 2019年第1期127-129,133共4页
采用断裂力学分析方法和谱疲劳分析方法对比深水半潜式钻井平台典型节点在南海典型海洋环境条件下的疲劳寿命,断裂力学分析中将平台结构裂纹作为张开型裂纹来处理,对比初始裂纹深度对计算结果的影响,并与结构谱疲劳寿命分析结果进行对比... 采用断裂力学分析方法和谱疲劳分析方法对比深水半潜式钻井平台典型节点在南海典型海洋环境条件下的疲劳寿命,断裂力学分析中将平台结构裂纹作为张开型裂纹来处理,对比初始裂纹深度对计算结果的影响,并与结构谱疲劳寿命分析结果进行对比,结果表明,断裂力学方法用于南海环境条件下深水半潜式钻井平台疲劳分析较为准确,认为在缺乏结构初始裂纹数据情况下,半潜式平台结构采用断裂力学分析方法所采用的初始裂纹深度可用于平台结构的初始寿命评估及结构发现裂纹后剩余寿命的验证分析。 展开更多
关键词 深水半潜式钻井平台 断裂力学 裂纹深度 谱疲劳分析 中国南海
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司家营研山露天铁矿预裂爆破技术应用研究 预览
8
作者 禹朝群 温海波 +1 位作者 陈庆凯 胥国强 《采矿技术》 2019年第3期123-125,共3页
为了降低爆破振动对最终边帮稳定性的影响以及解决爆破振动扰民问题,依据岩石损伤与断裂力学理论,对预裂爆破成缝机理进行了分析。通过对预裂缝的形成条件与形成过程的分析,给出了预裂爆破参数的计算公式,并结合司家营研山铁矿的岩石性... 为了降低爆破振动对最终边帮稳定性的影响以及解决爆破振动扰民问题,依据岩石损伤与断裂力学理论,对预裂爆破成缝机理进行了分析。通过对预裂缝的形成条件与形成过程的分析,给出了预裂爆破参数的计算公式,并结合司家营研山铁矿的岩石性质,计算出了研山采场预裂爆破参数。通过爆破振动监测结果可知,预裂爆破平均降振率为39%,降振效果较好。 展开更多
关键词 预裂爆破 岩石损伤 断裂力学 爆破振动 爆破参数
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基于谱分析和裂纹扩展方法的舱口角隅疲劳寿命预报方法
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作者 余宏淦 黄小平 张永矿 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期153-160,共8页
以某超大型集装箱船驾驶室前椭圆形角隅为例,采用谱分析结合裂纹扩展方法预报角隅疲劳寿命.首先通过水动力和结构响应分析得到全船响应,获得角隅在不同工况下的应力分布,并依此选定可能的起裂位置.然后将全船分析结果作为ANSYS中建立的... 以某超大型集装箱船驾驶室前椭圆形角隅为例,采用谱分析结合裂纹扩展方法预报角隅疲劳寿命.首先通过水动力和结构响应分析得到全船响应,获得角隅在不同工况下的应力分布,并依此选定可能的起裂位置.然后将全船分析结果作为ANSYS中建立的带裂纹角隅模型二次分析的边界条件,求解应力强度因子并采用最大周向应力准则(MCSC)得到角隅在不同工况下的裂纹扩展路径,在大量计算的基础上回归出相应的角隅裂纹应力强度因子经验公式.最后依据ABS船级社推荐的谱分析法构建疲劳载荷谱,采用单一曲线模型和所获得角隅裂纹应力强度因子经验公式预报角隅疲劳寿命,为角隅疲劳寿命的校核提供参考. 展开更多
关键词 舱口角隅 裂纹扩展路径 谱分析 断裂力学 疲劳寿命
混凝土断裂力学的研究进展综述 预览
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作者 梁星河 许跃青 《广东建材》 2019年第2期71-73,76共4页
混凝土作为一种准脆性材料,其具有优越的抗压性能,但是其抗裂性能却相对较差,这导致混凝土结构很容易就会出现裂缝,传统的强度理论在混凝土结构中的裂缝产生后将不再适用。为了完善对混凝土开裂后的强度研究,需要借助断裂力学相关理论... 混凝土作为一种准脆性材料,其具有优越的抗压性能,但是其抗裂性能却相对较差,这导致混凝土结构很容易就会出现裂缝,传统的强度理论在混凝土结构中的裂缝产生后将不再适用。为了完善对混凝土开裂后的强度研究,需要借助断裂力学相关理论进行分析。本文主要介绍了混凝土断裂力学的概念,并且对国内外断裂力学的研究现状进行整理,列举了断裂力学在工程上的一些应用。 展开更多
关键词 混凝土 断裂力学 三点弯曲梁法 双K断裂模型
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PROTOS70卷烟机水松纸切刀更换间隔预估
11
作者 黄炬兴 《轻工科技》 2019年第2期50-51,共2页
PROTOS70卷烟机在运转过程中,MAX滤嘴接装机的水松纸切刀是水松纸切割装置的关键部件,水松纸切刀的磨损会导致水松纸切不断,影响设备的有效作业效率和产品质量。本文采用疲劳断裂寿命计算模型来计算水松纸切刀的磨损寿命。将计算的切刀... PROTOS70卷烟机在运转过程中,MAX滤嘴接装机的水松纸切刀是水松纸切割装置的关键部件,水松纸切刀的磨损会导致水松纸切不断,影响设备的有效作业效率和产品质量。本文采用疲劳断裂寿命计算模型来计算水松纸切刀的磨损寿命。将计算的切刀寿命跟实际生产设备切刀更换数据进行对比和分析,验证该方法的可行性,对卷烟设备的检查和预防维护具有指导作用。 展开更多
关键词 断裂力学 卷烟机水松纸切刀 疲劳断裂寿命
对压力容器承压壳体内壁攻丝深度的探讨 预览
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作者 徐树林 牟力波 邱砚明 《电站辅机》 2019年第2期12-14,28共4页
在现有的设计标准中,还没有对承压壳体内壁的攻丝深度作出规定。通过分析,应用材料断裂力学原理,依据承压壳体内壁的攻丝深度进行了强度计算,并给出设计承压壳休攻丝的允许深度,可为设计承压壳体时提供参考。
关键词 压力容器 壳体 内壁 断裂力学 攻丝 深度 裂纹 强度
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钢桥面板与纵肋焊缝疲劳评估及裂纹扩展研究 预览
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作者 黄云 张清华 +2 位作者 余佳 郭亚文 卜一之 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期260-268,共9页
为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型... 为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型试验和理论研究.综合运用疲劳试验与断裂力学数值模拟研究起始于焊根位置裂纹的疲劳寿命评估问题,探明了疲劳裂纹的扩展特性.研究结果表明:基于常幅疲劳加载的寿命预测结果与试验实测值间的相对误差小于10%,且预测结果偏于安全;裂纹扩展路径及裂纹面空间形态等扩展特性与疲劳试验相吻合;裂纹扩展模拟方法、扩展角计算准则、材料特性和初始裂纹深度是疲劳寿命预测的关键影响因素;起始于焊根的疲劳裂纹属于Ⅰ型主导的复合型裂纹,疲劳寿命评估应考虑Ⅱ型与Ⅲ型裂纹的影响;裂纹面呈现出典型的空间曲面特征,其深度与长度之比介于0.20~0.63之间,最大扩展角为12.7°;疲劳寿命评估结果对于初始裂纹深度取值较为敏感,应结合工程实际确定合理取值. 展开更多
关键词 正交异性钢桥面板 纵肋顶板焊缝 疲劳寿命评估 裂纹扩展特性 疲劳试验 断裂力学 应力强度因子
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臀中肌主动响应对老年骨质疏松股骨颈骨折的有限元断裂力学分析 预览
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作者 孙文涛 林梓凌 +6 位作者 李凡 洪定刚 周建飞 庞向华 韦怀籍 徐攀峰 王小芃 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2019年第32期5170-5174,共5页
背景:老年患者肌肉应激保护性动作响应同样是髋部骨折重要影响因素,相关报道较少。目的:运用有限元断裂力学方法研究臀中肌对老年骨质疏松股骨颈骨折的作用机制。方法:选取1例87岁在广州中医药大学第一附属医院诊断为股骨颈骨折老年女... 背景:老年患者肌肉应激保护性动作响应同样是髋部骨折重要影响因素,相关报道较少。目的:运用有限元断裂力学方法研究臀中肌对老年骨质疏松股骨颈骨折的作用机制。方法:选取1例87岁在广州中医药大学第一附属医院诊断为股骨颈骨折老年女性患者,重建髋部骨骼与臀中肌的三维有限元模型,对材料赋值进行仿真模拟,分别模拟以下3种不同状态:肌肉激活前,M1模型:股骨头与矢状位呈20°夹角,自上而下施加500 N载荷;肌肉激活后,M2模型:在M1模型的基础上使髋关节外展外旋各5°;M3模型:在M1模型的基础上使髋关节外展内旋各5°,将3个模型导入有限元后处理软件LS-DYNA中计算,得到臀中肌主动响应前后基于应力-应变曲线关系的股骨颈骨折断裂模型,对比分析3种有限元断裂模型前后的骨折裂纹。结果与结论:(1)臀中肌主动响应后的M2、M3模型对比:M3模型在髋关节外展内旋5°后未见股骨颈骨折,而是在股骨约束区域发生骨折,M2模型在髋关节外展外旋5°后仍然发生了股骨颈骨折;(2)对比M1、M2模型:两者均发生股骨颈骨折,发生股骨颈骨折的时间均为T=22.5 ms,按照骨折移位程度M1模型骨折裂纹为GardenⅡ型,M2模型骨折裂纹为GardenⅢ型,较M1模型移位更加严重;(3)上述结果提示,臀中肌主动响应后,肌肉收缩引起髋关节跌倒姿势改变可能是影响老年股骨颈骨折裂纹的因素。 展开更多
关键词 臀中肌 主动响应 股骨颈 骨质疏松 断裂力学 有限元分析
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动态载荷下松质骨对骨质疏松性股骨颈骨折断裂力学影响的有限元分析 预览 被引量:1
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作者 郑利钦 林梓凌 +5 位作者 李鹏飞 陈心敏 孙文涛 何祥鑫 梁子毅 李木生 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2019年第12期1887-1892,共6页
背景:目前髋部骨折有限元模型亦多简化为实心的、线性或非线性的各向同性材料,对髋部骨折的有限元分析多基于静态载荷下的应力分布来预测骨折发生的部位,然而在静态下,骨折发生的确切起点及骨质断裂过程仍然无法客观模拟及观测。目的:... 背景:目前髋部骨折有限元模型亦多简化为实心的、线性或非线性的各向同性材料,对髋部骨折的有限元分析多基于静态载荷下的应力分布来预测骨折发生的部位,然而在静态下,骨折发生的确切起点及骨质断裂过程仍然无法客观模拟及观测。目的:探究动态载荷下松质骨对股骨颈骨折的影响及生物力学机制。方法:选取1名健康志愿者的原始股骨CT数据,在Mimics创建三维模型后在Hypermesh中重建为简化的实心模型、仅包含皮质骨的空心模型、含松质骨及主要应力骨小梁的仿真股骨近端模型,并分别赋予材料属性、参数,设置载荷时间函数为F=2 500 t,t≤2 s(单位:MPa),方向与冠状面、矢状面、水平面均呈30°,边界条件设置为大转子与股骨干固定,导出求解文件并在LS-DYNA运算,在Hyperview中观察骨折过程并记录裂纹起始点、时间、应力变化等结果。结果与结论:①实心模型的起始裂纹在股骨颈后外侧,空心模型与仿真模型则起始于股骨颈内下方,仿真模型的起始裂纹小于实心模型、空心模型;②3种模型皮质骨断裂时的最大应力均分布在股骨颈后外侧,空心模型与仿真模型的应力分布较实心模型更广泛分布于转子间区域;③实心模型起始裂纹靠近最大应力区的中央,而空心模型与仿真模型的起始裂纹位于最大应力区的边缘,靠近股骨颈的内下方;④3种骨折模型均发生了嵌插,其中实心模型的骨折线较单一且平整,空心模型与仿真模型的骨折线较粗糙,并延伸至转子间,且骨折成角较实心模型大;⑤各模型在断裂时刻的应力最大,后下降,最大值见于实心模型,仿真模型的最大应力下降趋势最平缓及压力与张力侧的波动最对称;⑥结果提示,在抵抗骨折裂纹扩展中松质骨与皮质骨可能起协同作用。 展开更多
关键词 松质骨 股骨颈骨折 断裂力学 有限元 国家自然科学基金 股骨骨折 力学过程 有限元分析 组织工程
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双K断裂模型失稳韧度KIc^un的解析计算方法 预览
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作者 王占科 高洪波 +1 位作者 韩小燕 马鹏 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2019年第6期106-109,115共5页
为预估最大荷载Pmax和失稳韧度KIc^un,提出一种只需混凝土轴心抗压强度fc即可计算双K断裂模型失稳韧度KIc^un的解析计算方法。大量的试验数据表明,临界裂缝扩展量与韧带高度之比Δac/(h-a0)趋于常数。结合这一规律,基于虚拟裂缝的双线... 为预估最大荷载Pmax和失稳韧度KIc^un,提出一种只需混凝土轴心抗压强度fc即可计算双K断裂模型失稳韧度KIc^un的解析计算方法。大量的试验数据表明,临界裂缝扩展量与韧带高度之比Δac/(h-a0)趋于常数。结合这一规律,基于虚拟裂缝的双线性本构关系,根据带切口的三点弯曲梁跨中截面的平衡条件,计算最大荷载Pmax,再将Pmax的计算值代入公式计算双K断裂模型的失稳韧度KIc^un。为检验计算精度,将最大荷载Pmax和失稳韧度KIc^un的计算值与试验值比较。结果表明:最大骨料粒径dmax≤40mm的较大尺寸三点弯曲梁试件,最大荷载Pmax及失稳韧度KIc^un的计算值与试验值吻合良好。 展开更多
关键词 混凝土 最大荷载 失稳韧度 断裂力学 解析计算 双线性本构关系 双K断裂模型
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载荷速率对股骨颈骨折裂纹扩展影响的有限元分析 预览
17
作者 郑利钦 林梓凌 +3 位作者 陈心敏 梁子毅 李木生 郑永泽 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2019年第20期3148-3152,共5页
背景:骨折发生发展是个动态过程,传统有限元方法不能很好地预测及展示骨折发生的确切起点、骨质断裂过程及该过程的应力、应变、裂纹扩展情况。目的:模拟不同跌倒载荷速率对股骨颈骨折裂纹扩展的影响。方法:将1名健康志愿者的股骨原始C... 背景:骨折发生发展是个动态过程,传统有限元方法不能很好地预测及展示骨折发生的确切起点、骨质断裂过程及该过程的应力、应变、裂纹扩展情况。目的:模拟不同跌倒载荷速率对股骨颈骨折裂纹扩展的影响。方法:将1名健康志愿者的股骨原始CT数据导入Mimics19.0软件,经区域增长、编辑笼罩、光滑、包裹等重建股骨近端三维有限元模型,并在Hypermesh14.0中进行松质骨、皮质骨网格划分、定义材料属性、设定边界条件、模拟股骨内旋、内收位跌倒状态、加载载荷-时间函数[F1=2500t、F2=(10000/3)t、F3=5 000t、F4=10 000t]等前处理,将生成的K文件导入LS-DYNA求解器中运算。结果与结论:(1)骨折起始裂纹均出现在股骨颈下后方,初始裂纹长度呈载荷速率依赖性;(2)皮质骨断裂时的最大应力均分布在股骨颈后外侧,随着载荷速率升高,应力分布从转子间逐渐向股骨颈缩小;(3)股骨颈的压缩应变主要集中在股骨颈下后方,在裂纹走行处出现最大应变值;(4)载荷速率越高皮质骨越早发生断裂,断裂历程越短,裂纹扩展速率越高,骨折线逐渐变粗糙并上移,形成头下型骨折,同时Pauwels角也随之增大;(5)结果说明,载荷速率会改变股骨颈骨折裂纹扩展行为,进而影响髋部骨折类型。 展开更多
关键词 跌倒载荷速率 股骨颈骨折 裂纹扩展 断裂力学 有限元 跌倒 CT数据 股骨头下骨折
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基于断裂力学的盾构隧道管片裂损破坏机理研究
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作者 蔡明生 《广东交通规划设计》 2019年第1期40-44,共5页
近年来国民经济迅猛发展,城市化进程正处于快速发展期,在此期间,城市地下空间开发规模逐年增大。盾构法作为一种安全高效的施工方法,已成为修建城市地下铁道的主要施工方法。盾构隧道在修建及运营过程中,不可避免会出现许多隧道病害,而... 近年来国民经济迅猛发展,城市化进程正处于快速发展期,在此期间,城市地下空间开发规模逐年增大。盾构法作为一种安全高效的施工方法,已成为修建城市地下铁道的主要施工方法。盾构隧道在修建及运营过程中,不可避免会出现许多隧道病害,而管片裂损是最为常见且危害较大的病害之一。为了研究盾构隧道管片结构的裂损机理,在混凝土断裂力学理论基础上,采用扩展有限元方法研究在各种外荷载作用下管片的裂损机理,以及含裂缝管片的受力特性,探讨裂损对管片结构安全性的影响。其分析结果可为优化设计和施工提供有益参考,为类似工程提供借鉴。 展开更多
关键词 断裂力学 有限元 管片 裂损破坏
有限元法分析不同侧方跌倒角度下股骨颈骨折裂纹扩展的断裂力学特征 预览 被引量:1
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作者 郑利钦 林梓凌 +3 位作者 何祥鑫 孙文涛 李鹏飞 陈心敏 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2019年第8期1203-1207,共5页
背景:目前骨折发生机制的分析主要通过分析静态受力分布(VonMises应力云图)来判断应力集中部位,预测骨折发生的起始点。然而骨骼是各向异性的弹塑性材料,传统准静态有限元分析无法给出具体断裂起始点及骨折发生发展过程。因此,在骨科有... 背景:目前骨折发生机制的分析主要通过分析静态受力分布(VonMises应力云图)来判断应力集中部位,预测骨折发生的起始点。然而骨骼是各向异性的弹塑性材料,传统准静态有限元分析无法给出具体断裂起始点及骨折发生发展过程。因此,在骨科有限元研究领域引入断裂力学的概念是具有实际意义的。目的:模拟不同侧方跌倒角度对股骨颈骨折裂纹扩展的影响。方法:选取1名健康志愿者的股骨原始CT数据,导入Mimics19.0软件,经区域增长、编辑笼罩、光滑、包裹等重建股骨近端三维有限元模型,并在Hypermesh14.0中进行网格划分、定义材料属性、设定边界条件、加载载荷,模拟股骨中立位0°、内旋30°、外旋30°、内收30°跌倒状态等前处理,将生成的K文件导入LS-DYNA求解器中运算。结果与结论:①股骨内收模型最早发生股骨颈断裂失效,外旋模型最迟;②4种模型的应力集中及骨质断裂均最早出现在股骨颈外上侧,内下侧继而出现裂纹并与之相融合,形成GardenⅡ型骨折;③股骨颈骨折Linton角以内收模型最小,外旋模型其次,中立位模型与内旋模型差异无显著性意义(P=0.387);④股骨颈外上侧为压力侧,内下侧为张力侧;除内收模型,其余模型的股骨颈内下侧可出现压力向张力转换的应力分布;⑤提示不同侧方跌倒角度在时间和空间上会影响股骨颈骨折裂纹扩展行为。 展开更多
关键词 股骨颈骨折 有限元分析 组织工程 侧方跌倒 裂纹扩展 断裂力学 静态受力分布 应力集中分布 国家自然科学基金
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基于断裂力学的高压共轨燃油系统可靠性设计 预览
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作者 崔彪 杨海涛 +3 位作者 吴东兴 夏兴兰 张武凯 余成龙 《柴油机设计与制造》 2019年第1期34-38,共5页
共轨系统喷射压力的提高,对产品可靠性设计提出严峻挑战。如高压油道表面初始微裂纹、材料内部夹杂物等缺陷都会对产品可靠性产生重要影响。断裂力学是研究裂纹萌生及其扩展规律的科学,其揭示了材料特性、结构设计及加工工艺三者之间的... 共轨系统喷射压力的提高,对产品可靠性设计提出严峻挑战。如高压油道表面初始微裂纹、材料内部夹杂物等缺陷都会对产品可靠性产生重要影响。断裂力学是研究裂纹萌生及其扩展规律的科学,其揭示了材料特性、结构设计及加工工艺三者之间的内在联系。以某双油道喷油器体为例,采用断裂力学研究其在交变压力载荷作用下裂纹扩展的路径。研究结果与实际裂纹断口形貌检测结果一致。在高压共轨燃油系统的开发过程中,可应用断裂力学理论对结构应力、微裂纹大小及应力强度因子三者进行优化匹配。这对结构设计优化、加工工艺控制及关键零部件材料选择具有重要指导意义。 展开更多
关键词 共轨燃油系统 断裂力学 裂纹扩展 可靠性
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