一、试样尺寸对Gc和Jc的影响(论文文献综述)
金煜皓[1](2020)在《裂隙泥岩渗透注浆浆液失水效应与扩散特性研究》文中提出弱胶结泥岩广泛分布在我国西部矿区,特殊的成岩环境和沉积过程,形成了其特有的物理力学性质。泥岩体包含大量裂隙,在工程扰动等复杂应力条件下,新裂隙不断产生,原生裂隙继续扩展,众多裂隙相互贯穿,使裂隙岩体向破碎岩体转化。目前对承压状态下(法向压力)裂隙泥岩注浆浆液渗透特性的相关研究甚少,另外,泥岩在注浆过程中会吸收浆液中的水分(即泥岩裂隙中浆液流动失水效应),导致浆液参数变化,从而影响实际泥岩工程注浆浆液扩散与加固效果,因此深入理解承压状态下裂隙泥岩渗透注浆浆液失水效应与扩散特性对科学有效地开展泥岩注浆工程具有重要意义。本文以裂隙泥岩注浆为研究对象,通过自主研发的泥岩注浆试验系统,综合采用室内试验、理论分析和数值模拟相结合的方法,对裂隙泥岩渗透注浆浆液失水效应与扩散特性进行研究,获得的研究成果如下:(1)基于室内试验获得水泥基注浆材料及泥岩基础参数,分析了水泥基浆液流变性能及泥岩孔隙结构和力学特性,为下文注浆浆液渗透物理试验及数值试验中泥岩模型提供基础参数。利用核磁共振方法(NMR)和数字照相量测技术(DPM)开展了泥岩对浆液中水的渗吸试验,模拟了在裂隙泥岩注浆过程中不同水灰比浆液中的水在裂隙两侧泥岩基质中的运移规律及泥岩变形特征;构建了裂隙泥岩注浆浆液失水粘度演化特征方程,获得了浆液粘度在泥岩注浆过程中的非定常演化规律,为裂隙泥岩应力-浆液流动耦合数值试验提供浆液失水粘度演化方程。(2)基于实际工程弱胶结泥岩受力后“先裂隙后破碎”的破坏特征,首先对泥岩裂隙注浆进行研究,而针对实际弱胶结泥岩稳定性差,易受扰动影响,导致泥岩粗糙裂隙样本较难制作的特点,考虑到试验过程注浆时间极短泥岩从浆液中吸水效应不明显(可忽略浆液失水效应),选用高透明有机玻璃材料(PMMA)并利用自行研制的裂隙岩体注浆浆液流动可视化试验系统,模拟了浆液在单裂隙和多裂隙中的流动过程,研究了承压状态下浆液水灰比及裂隙粗糙度对裂隙注浆浆液非线性流动特性的影响规律。(3)继泥岩裂隙注浆后,对破碎泥岩注浆加固进行研究,结合泥岩从浆液中吸水特性试验,调试了水泥浆液参数,利用承压状态下破碎泥岩注浆可视化试验系统开展破碎泥岩注浆试验,分析了承压状态下破碎泥岩注浆加固体力学特性及宏-细观破坏特性,为破碎泥岩巷道底板变形控制数值分析模型提供力学参数。(4)基于结构应力-浆液流动耦合特征和ALE描述下的流体流动Navier-Stokes方程,结合泥岩注浆浆液失水粘度演化方程,构建了考虑泥岩对浆液中水吸收作用的(即泥岩裂隙中浆液流动失水效应)裂隙泥岩应力-浆液流动耦合模型,获得了注浆过程中泥岩应力-浆液流动耦合机理。(5)以五间房煤田西一矿首采1302工作面底板修复为工程背景,基于修正后的裂隙-孔隙双重介质理论模型,构建了裂隙-微孔注浆数值模型对巷道底板泥岩裂隙-基质微孔注浆浆液扩散特性进行研究,获得了浆液在泥岩裂隙-基质微孔中的渗透扩散规律;采用地质雷达、钻孔取芯等测试手段确定泥岩底板破碎区范围,继而基于承压状态下破碎泥岩注浆加固体力学特性试验结果,构建了巷道围岩变形控制数值模型并分析了注浆加固后破碎泥岩巷道底板变形特性,获得了巷道底板破碎泥岩注浆加固机理。
曾超[2](2016)在《散粒土管涌侵蚀机理试验研究》文中研究表明渗透破坏是诱发堤防、土石坝等水利工程失稳破坏的主要原因之一,管涌是最常见的渗透破坏形式,据不完全统计,世界上有近一半的堤坝失事是由管涌引起的。管涌破坏的发生发展过程实质上是土体内部渗流场、应力场和应变场的多相多场耦合过程,主要与颗粒组成、密实度、渗流方向、水力梯度、应力状态等因素有关,而现阶段关于管涌规律的研究多数集中在颗粒的组成及密实度等的影响,对于其它因素考虑较少,不能真实全面的反映出不同条件对于管涌发生发展的影响,难以建立实际情况与土体管涌参数之间的关系。因此,为了确定散粒土管涌破坏过程中管涌参数的变化规律,揭示散粒土管涌侵蚀机理,建立管涌发生发展的数学模型,本文通过模型试验对散粒土的管涌规律进行了研究,主要研究内容与成果如下所示:(1)研制了散粒土管涌侵蚀规律试验系统。该试验系统包括压力室、压力/体积控制装置、上游供水装置、砂水分离装置、数据采集系统等重要部分。该系统可以模拟试样在不同应力状态下的管涌过程,测定管涌发生时的临界水力梯度及管涌过程中的颗粒流失率两个重要参数,确定管涌过程中颗粒流失与体积变形之间的关系。(2)揭示了散粒土管涌临界水力梯度的变化规律。利用研制的试验仪器,开展了散粒土管涌侵蚀试验研究。分别研究探索了应力状态、水力梯度、颗粒级配、密实度等因素对于散粒土管涌临界水力梯度的影响特性。基于散粒土渗透破坏试验现象,结合土体渗透流速随水力梯度的变化规律,提出了堤基下伏砂砾石层管涌破坏的低临界水力梯度与高临界水力梯度两种类型。(3)揭示了散粒土管涌侵蚀速率的变化规律。针对应力状态、水力梯度、颗粒级配、密实度等因素对于散粒土管涌侵蚀速率的影响,通过试验过程中的有效监测,明确了散粒土管涌侵蚀速率与土体性质以及应力状态之间的关系。细颗粒的流失对于散粒土的强度特性具有较大影响,基于试验结果,提出了用于描述土体坍塌破坏的临界流失量。(4)揭示了散粒土管涌侵蚀-体积变形耦合规律。利用试验过程中体积变化量的监测数据,总结了复杂应力状态下,颗粒级配、密实度以及水力梯度对于散粒土管涌过程中体积变化量的影响,得到了土体管涌侵蚀速率与体积变形之间的相互作用规律。基于散粒土管涌侵蚀速率的变化规律,得到了可动颗粒流失比例随管涌时间变化发展的经验公式,该公式可以有效描述水力梯度和应力状态对于散粒土管涌侵蚀速率的影响特性。
梁何浩[3](2019)在《基于细观力学性能的抗裂型沥青混合料研究》文中研究指明经过近四十年的努力,我国基本上解决了以半刚性基层沥青路面为典型结构的承载能力问题。然而,裂缝问题仍然是导致沥青路面早期损坏和大中修的主要原因之一。以广东为例,大量的路况调查数据显示,PCI下降的主要贡献来自于裂缝,其比例占病害类型的85%95%。这些裂缝又主要以近似固定间距的横向裂缝(半刚性基层反射裂缝)和少量的Top-down裂缝为主。道路工程界曾试图以改性沥青(上中面层)或添加纤维、橡胶等方式降低路面的开裂率,由于要兼顾车辙和抗滑等问题,虽然增加了工程造价但改善路面开裂的效果并不显着。基于上述背景,研究沥青混合料的材料构成、性能与路面结构的基础关系,通过材料与结构的一体化设计,根据结构需求开发具有优良抗裂性能的“功能型”沥青混合料,对于延长路面大中修周期,降低路面的养护维修成本具有重要意义。本文以离散元分析和数字图像处理为研究手段,以沥青混合料各组分细观特性为研究主线,从细观角度对沥青混合料的断裂特性进行分析,揭示级配、集料形态、集料分布、砂浆强度、空隙等对沥青混合料结构抗裂性能产生的影响,研究沥青混合料受力断裂过程中裂缝演化等,研究结论可为抗裂功能型沥青混合料的设计提供理论依据。鉴于平衡设计并不能解决沥青混合料抗车辙和抗裂的矛盾,也不利于发挥单纯抗车辙或抗裂的优势,本研究提出了一种新的沥青磨耗层混合料设计思路,针对按抗车辙设计的沥青混合料,开发一种在常温未成形时有高渗透性,在固结后又有高强粘结能力的新型喷洒型材料。本文的创新性成果如下:(1)根据设计材料的理念和沥青路面实际损坏状况,本研究提出了抗裂功能型沥青混合料的概念及其设计方法。(2)自主开发了基于离散元软件的内聚力本构模型代码,该代码能应用于二维和三维离散元模型的断裂性能虚拟试验且效果良好,为抗裂功能型沥青混合料的分析和数字化设计奠定了良好基础。(3)基于虚拟试验研究了集料公称最大粒径与层厚的尺寸效应关系对沥青混合料抗裂性能的影响,发现对于特定的层厚存在一个抗裂性能最佳的公称最大粒径范围,并据此给出抗裂型沥青混合料最佳的层厚粒径比例范围为4.05.5倍。(4)通过虚拟试验及室内试验,发现粗集料含量和集料颗粒的比表面积是影响沥青混合料抗裂性能的主要因素,并分别呈抛物线规律,据此给出AC-20抗裂型沥青混合料最佳粗集料含量为51%54%,比表面积取值范围为5.76.2m2/kg。(5)提出了抗裂功能型沥青混合料的设计方法:(1)根据层厚确定级配的公称最大粒径;(2)确定最佳抗裂性能的粗集料含量与比表面积;(3)由分形维数定义级配曲线;(4)应用二维或三维离散元软件与内聚力模型分析和优化抗裂功能型沥青混合料级配范围;(5)抗裂功能型沥青混合料路用性能的室内试验验证。该设计方法为提高下面层沥青混合料的抗裂性能,抵抗反射裂缝提供了一种全新的解决方式。(6)考虑到现有的平衡设计方法无法最大限度地发挥沥青混合料的抗车辙或者抗裂的单一性能,本研究开发了一种新型喷洒型材料——渗固封层,用于增强路面的抗剪、抗裂性能,解决了沥青面层因设计需求集中在抗压、抗车辙上,难以同时兼顾抗裂的作用而导致Top-down裂缝没有相应措施进行预防或抑制的难题。渗固封层不仅能提升路面的抗剪、抗裂性能,还同时提升了其他的路用性能(如抗腐蚀、防水、抗滑、抗剥落等),可用于沥青路面的预防性养护。
郭蕊[4](2020)在《基于3D打印杨木粉/聚乳酸导电复合材料制备及性能研究》文中研究指明3D打印技术凭借其快速成型、可以加工复杂的几何形状等优点广泛应用于各个领域。其中熔融沉积成型技术(FDM)原材料种类丰富且成本较低,打印设备简单、操作方便。聚乳酸(PLA)作为一种可生物降解材料,是FDM技术最常用的原材料之一。PLA可以摆脱对濒临枯竭的石油基资源的依赖,可以在自然环境下完全降解,不会对环境造成破坏。PLA具有强度高、模量大的优点,性能上与通用塑料相似。但由于其本身脆性大、韧性差、成本较高等缺点,限制了其应用。将生物质材料与PLA结合可以在改善性能的基础上相对的降低成本。本文采用聚合物共混及聚合物接枝的方法对PLA基3D打印复合材料进行增韧改性,并通过引入碳系导电填料,赋予复合材料一定的导电和导热性能,为其拓展应用领域提供了一定的理论依据和技术指导。本文主要研究内容如下:(1)为了提高采用FDM技术制备的杨木粉/聚乳酸复合材料的韧性和界面相容性,探讨了增韧剂种类对复合材料性能的影响。结果表明,添加热塑性聚氨酯弹性体(TPU)显着提高了复合材料的冲击强度,比未添加TPU的复合材料的冲击强度提高了 51.31%。与聚己内酯(PCL)和聚乙烯-辛烯弹性体(POE)相比,TPU的加入改善了木粉与PLA的相容性,同时也提高了复合材料的复数粘度和储能模量。通过分子动力学模拟,从微观角度进一步解释增韧机理。结果表明,与PCL和POE相比,TPU作为PLA和纤维素之间的连接相,可以与PLA和纤维素形成更稳定的结合,使得复合材料获得更加优异的性能。采用甲基丙烯酸缩水甘油酯作为接枝单体,过氧化二异丙苯作为引发剂,通过自由基聚合反应制备接枝聚合物,作为复合材料的相容剂。在反应挤出过程中,添加5wt%(质量百分比)木粉可以提高接枝聚合物的接枝度,接枝度提高了 61.54%。添加2wt%接枝聚合物时,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别提高了 7.75%和8.39%,三元复合材料的界面结合得到了改善。通过调整FDM打印过程中填充模式的设定,可以打印出表面质量好且能被完全打印的实体模型。(2)为了提高由FDM技术制备的杨木粉/聚乳酸/热塑性聚氨酯弹性体三元复合材料的导电和导热性能,将碳系导电填料引入复合材料的制备过程中。通过对碳系导电填料种类及含量的优化,成功制备了具有一定导电、导热性能的复合材料。结果表明,与未添加纳米石墨的复合材料相比,添加25pbw(质量份数)纳米石墨的复合材料导电性能得到了改善,体积电阻率降低了 4个数量级,由1012Ω· m降至108Ω·m。该复合材料还兼具良好的导热性能、力学性能以及热稳定性。与单宁酸非共价官能化纳米石墨或多壁碳纳米管相比,将石墨烯纳米片(rGO)与纳米石墨复配使用添加到复合材料中,是提高杨木粉/聚乳酸复合材料导电性能的有效方法,复合材料的体积电阻率降低了一个数量级,导热系数增加了 25.71%。由FDM技术打印的模型表明,复合线材具有一定的柔韧性,并且可以打印在纸张或柔性基板上。(3)为了改善PLA基复合材料的导电性能,优化了碳系导电填料石墨烯纳米片和多壁碳纳米管的种类及含量的影响。通过母料-熔融复合法制备了添加石墨烯纳米片或多壁碳纳米管的复合材料,以改善两种纳米填料的分散,进而提高复合材料的导电性能。结果表明,与未添加rGO的复合材料相比,添加9wt%rGO的复合材料导电性能明显改善,体积电阻率达到最小值(由1011Ω·m降至103Ω·m)。该复合材料同时具有较好的界面相容性、表观粘度和热稳定性。与单宁酸或多壁碳纳米管相比,通过十二烷基苯磺酸钠(SDBS)非共价官能化rGO是进一步改善复合材料导电性能的有效方法,复合材料的体积电阻率进一步降低,降低了一个数量级。通过FDM技术打印到不同基板上的图案表明,非共价官能化的复合材料具有一定的柔韧性,适用于印刷复杂形状。(4)为了进一步提高rGO/PLA复合材料的导电性能,制备rGO/PLA导电复合材料,优化了复合材料的加工工艺。采用溶液共混法制备rGO/PLA导电复合材料,并探讨了不同属性的rGO对复合材料导电性能的影响。通过分子动力学模拟探讨加入rGO后,复合材料力学性能下降的机理。结果表明,无论采用何种加工工艺,由SDBS改性rGO制备的rGO/PLA复合材料的体积电阻率均比未改性的rGO/PLA复合材料小。溶液共混法有利于提高复合材料的导电性能,改性rGO/PLA复合材料的体积电阻率由102Ω.m降至10-1Ω·m,该复合材料可以使LED在正常电压下发光。拉曼光谱及XRD测试结果表明,与原rGO相比,另一种石墨烯纳米片(N-rGO)具有较好的导电性能且层数较少。采用N-rGO制备的N-rGO/PLA复合材料的体积电阻率降至10-3Ω·m。由于微晶纤维素(MCC)的阻隔作用,引入MCC的N-rGO/PLA复合材料的体积电阻率升高了一个数量级(10-2Ω·m)。二者均可使LED在正常电压发光。分子动力学模拟结果表明,加入rGO后,PLA/TPU复合体系的力学性能降低。这一方面归因于体系中的一部分TPU与rGO结合,导致与PLA结合的氢键位点减少,降低了 TPU与PLA的结合程度;另一方面是由于PLA分子链与rGO之间的结合较弱,使得PLA链发生了滑移。
徐轶[5](2017)在《水工混凝土工程力学特性的细观力学分析研究》文中研究指明水工混凝土材料在现代水利水电工程建设中占有极其重要的地位。深刻认识水工混凝土的力学行为及工程特性,对于高混凝土坝真实工作性态分析及其安全评价具有重要意义。混凝土结构变形、损伤和断裂等非线性力学特性与其细观尺度材料组成的强非均匀性(即骨料、浆体、界面过渡区和缺陷等组成的多相复合结构)密不可分。相比于传统试验手段,细观力学分析方法在开展混凝土材料复杂工程力学特性的预测,揭示全级配混凝土与湿筛试件之间的强度差异规律,分析温度、荷载作用下细观微裂缝萌生、发展、贯通及扩展过程等方面,具有独特优势。发展混凝土细观力学分析方法,研究混凝土材料(尤其是全级配混凝土材料)的复杂力学特性及损伤断裂机理,已经成为国内外工程界、材料学界和固体力学界的前沿问题。本文致力于应用和发展细观力学分析方法,从细观尺度研究水工混凝土变形、徐变、损伤、断裂等力学特性。通过生成与实际混凝土材料相似的细观多相复合模型,采用力学理论和数值分析方法研究混凝土细观结构与宏观力学特性之间的联系。主要研究成果如下:(1)介绍了混凝土细观力学分析方法在细观模型建立、细观组分力学参数试验研究、基于细观模型的宏观力学性能预测以及细观尺度混凝土损伤断裂数值模拟等方面的国内外研究现状,总结已有研究中存在的若干关键技术问题,并提出本文的主要研究内容。(2)发展了细观尺度混凝土三维建模技术,包括高含量多级配骨料的生成与高效投放、孔洞或微裂缝等初始缺陷的模拟以及细观模型的可视化;同时,可对混凝土内部结构直接进行实际尺寸的有限元网格划分,形成含骨料、砂浆、界面过渡区及缺陷等多相组分的精细化模型。该法整体建模效果较好,基本可满足混凝土细观力学数值仿真的需求,为后续的研究奠定重要基础。(3)建立了基于三维细观力学模型预测全级配混凝土等效热弹性力学性质的数值试验体系。对混凝土等效弹性模量、热传导系数和热膨胀系数的预测结果与一些试验结果或理论分析结果吻合较好,证实数值试验的合理性和可靠性。同时,数值试验的分析结果表明,混凝土等效力学性质的表征体积单元(RVE)约为最大骨料粒径的3.5-4倍。(4)开展了室内力学试验和细观力学数值仿真的对比研究,探讨骨料特征对混凝土强度的影响和混凝土强度的尺寸效应问题。在此基础上提出了全级配/湿筛混凝土强度折算系数的预测方法,该系数可用于初步评估全级配混凝土的强度。(5)提出了基于非稳态热传导和徐变温度应力分析理论的混凝土细观热力学模型,预测了不同骨料含量混凝土试样的徐变特性。对三级配混凝土试样标准养护过程中早期自约束温度应力的产生进行数值仿真及参数敏感性分析,揭示了早期自约束温度应力的产生机理及主要影响因素。分析结果表明:自约束温度应力的存在可能会导致混凝土内部产生微裂缝等初始损伤,危害结构的承载能力和耐久性。(6)推广了相场断裂模型及其有限元分步求解算法在混凝土细观尺度开裂及裂缝扩展模拟中的应用。模拟结果表明,混凝土在单轴压缩下产生张拉、压剪复合型裂缝,在单轴受拉下则产生张拉型裂缝;细观结构特征(包括骨料、ITZ、初始缺陷等)对混凝土裂缝扩展行为具有重要影响:骨料、ITZ、孔洞和微裂缝的存在容易诱发裂缝产生,且其含量和分布是裂缝起裂位置、扩展路径和裂缝形态等的主要控制因素。最后,总结了论文的主要研究成果,并提出了今后尚待深入研究的若干问题。
高翔[6](2019)在《增强体网状分布对SiCp/Al复合材料力学性能影响的有限元模拟》文中进行了进一步梳理增强体构型分布是影响金属基复合材料力学与物理性能的重要因素。本文采用有限元仿真技术,对增强体呈网状分布的Si Cp/Al复合材料进行变形、断裂行为模拟、预测了复合材料的力学性能,采用试验对模拟结果进行了初步验证,结果表明,构建的三维模型可应用于增强体网状分布构型的复合材料的性能预测、构型设计和优化。对颗粒均匀分布的相同颗粒体积分数复合材料拉伸行为模拟发现,复合材料的加工硬化率随颗粒尺寸减小而增大,屈服强度随颗粒尺寸减小而提高。这是由于在复合材料变形过程中,小尺寸颗粒周围的基体中可产生更高密度的位错,基体中的应力水平提高,进而提高了复合材料的强度。颗粒直径1μm的复合材料中,基体与颗粒的平均应力分别为1050 MPa和303 MPa,远高于颗粒直径20μm的复合材料(735 MPa和268 MPa)。然而,颗粒尺寸增大,颗粒缺陷增加,其断裂强度下降。因此随颗粒尺寸增大,裂纹萌生的形式由近界面区基体失效转变为颗粒开裂。增强体长径比在5~10区间时,复合材料的弹性模量和屈服强度变化较快。长径比为20:1时,复合材料弹性模量和屈服强度(90.9 GPa和324 MPa)均高于长径比1:1的复合材料(85.9 GPa和299 MPa)。对增强体网状分布(网状构型)的复合材料拉伸行为模拟发现,增强体连续度是影响复合材料性能的关键因素。在增强体局部体积分数较高的情况下,增强体的承载能力提高,复合材料的模量和强度随之提高。增强体局部体积分数由0.30增加到0.57时,平行于拉伸方向的网络层(Pa W)内的Si C颗粒承担的应力从~500 MPa增加到750-1000 MPa。网状构型复合材料的弹性模量89.5GPa、屈服强度315 MPa均高于增强体均匀分布复合材料。然而局部体积分数提高到>0.38时,复合材料脆性断裂倾向显着提高。颗粒形状对网状构型复合材料性能的影响,可归结为颗粒尖锐程度对应力集中的影响。尖锐的六面体颗粒在网络内部造成较高的应力集中,因此富增强体网络内的应力水平较高,Si C颗粒承担了更多的载荷。这对复合材料的模量和屈服强度有益。然而应力集中也促使颗粒更早的开裂,这将恶化材料的延伸率。长径比对网状构型复合材料性能的影响则呈现出一种竞争关系:一方面增加长径比将削弱增强体的连续度,另一方面大长径比的晶须承载能力高于颗粒。因此随着增强体长径比的增加,网状构型复合材料的弹性模量和屈服强度呈现出先减小再增加的变化趋势。此外,长径比由1:1增加到10:1,网状构型复合材料延伸率由4.7%增加到了6.5%。说明通过增加长径比来提高网状构型设计的增强效果是一种可行的办法。实验证明,较厚的网络厚度将导致基体软相尺寸降低、削弱合金基体的变形能力,使复合材料易于发生脆性断裂。此外,较厚的网络厚度情况下,裂纹扩展时偏转角度降低,微裂纹聚合所需自由能降低。一部分基体软相中,能够观察到明显的塑性变形特征,而另一部分则没有该特征。说明元胞内基体的变形是不均匀的。这意味着复合材料变形过程中,元胞间的变形是相互协调且相互制约的。本文中实验结果与仿真结果在很多方面是吻合的:网状构型复合材料的强度模量提高而延伸率下降;裂纹优先在Pa W萌生,当外加载荷继续增大,垂直于拉伸方向的网络层(Pe W)中随后出现微裂纹并易于汇聚,这也侧面验证了Pa W内颗粒能够承担更大的载荷;Pa W内的微裂纹受到了基体合金的钝化作用;I型裂纹主导了材料的损伤行为;主裂纹由Pe W扩展到Si C/Al–Al“界面”。这些现象表明本课题的仿真技术是可靠的。
韩娟娟[7](2019)在《微体积成形零件表面粗糙度影响因素研究及其预测模型构建》文中指出微系统技术(MST)和微机电系统(MEMS)的迅速发展,使微型零件的成形制造技术受到高度重视。由于尺寸效应的存在,传统的材料本构模型与摩擦模型等宏观塑性成形理论不能直接应用于分析微塑性成形工艺。此外,与传统的塑性加工不同,微成形技术的加工对象不但尺寸小、尺寸精度要求高,而且由于应用领域的高端化,对其表面质量也具有更高的要求。金属塑性成形表面质量受到材料状态、成形工艺条件、模具结构、摩擦与润滑状况等众多因素交互影响。宏观的金属塑性成形零件的表面质量一般由后续机加工等方式进行保证,因而在金属塑性加工领域一直忽视成形过程中表面粗糙度控制理论和方法等方面的研究。微塑性成形过程中,零件表面粗糙度不会随着零件尺寸的减小而减小,同时,尺寸微小化后零件因夹持和操作困难而难以进行机械加工提升表面质量。因此,开展微塑性成形中摩擦与表面形貌及其尺寸效应研究并对微成形零件的表面粗糙度进行预测和控制,对提高微成形零件的表面质量并促进微塑性成形技术的应用和发展具有十分重要的意义。本文以微体积成形工艺为研究对象,首先对尺寸微小化引起的摩擦尺寸效应问题进行研究,确定适合于微塑性成形的摩擦模型中相关系数的求解方法;其次基于微尺度特征挤压实验,并结合有限元数值模拟,系统地开展了微体积成形过程表面质量影响因素及其对表面粗糙度影响规律的研究;然后引入尺度参数,建立了考虑尺寸效应的微体积成形表面粗糙度预测模型,并提出相应的表面质量评价准则和控制方法。论文主要研究工作及取得的成果如下:通过干摩擦条件微介观尺度下的纯铜圆柱镦粗实验,研究了试样尺寸、平均晶粒尺寸及模具表面粗糙度对摩擦尺寸效应的影响。基于Wanheim/Bay摩擦模型,建立实际接触比与接触面的法向压应力及剪切膜强度系数的关系,进行Wanheim/Bay摩擦模型与通用摩擦模型之间的转化,实现了 Wanheim/Bay摩擦模型在有限元模拟中的应用。采用有限元数值模拟与实验相结合的方法,确定了干摩擦条件下Wanheim/B ay摩擦模型中接触面上剪切膜强度系数的求解方法,模拟结果与实验结果吻合较好,验证了该求解方法的合理性。以薄筋微型槽挤压工艺为例,进行微特征成形实验研究,分析不同工艺参数对成形微特征表面粗糙度的影响规律。借助有限元模拟,采用本文建立的Wanheim/Bay摩擦模型转化得到的库伦摩擦模型,系统研究薄筋微特征挤压变形过程中接触表面积增长、接触面法向压应力、工件接触面与模具之间的相对滑动距离以及尺度微小化等因素对微尺度特征表面粗糙度的影响。基于W-M分形函数,建立了粗糙表面有限元分析模型,详细分析并且量化塑性变形过程中接触面上的法向压应力、坯料初始表面粗糙度、工件与模具之间的相对滑动距离以及表面积增加等主要因素对工件成形过程中表面粗糙度的影响关系,建立了多影响因素的金属体积成形表面粗糙度预测模型。借助Voronoi图法和ABAQUS/Python的二次开发,建立端面带有二维粗糙构型的纯铜多晶体晶粒大小及取向随机的圆柱镦粗有限元模型,分析了不同微尺度坯料镦粗成形过程中尺寸效应对接触面上粗糙度及其分布均匀性的影响。引入表面层晶粒个数占总体晶粒个数的比例δ作为坯料尺度参数,研究了不同微尺度坯料镦粗成形过程中尺寸效应对接触面上法向压应力及其分布均匀性的影响。在建立的多影响因素的宏观体积成形零件表面粗糙度预测模型基础上,引入尺度参数,量化尺寸效应对表面粗糙度的影响,建立反映接触面上法向压应力、坯料初始表面粗糙度、工件与模具之间的相对滑动距离、接触表面积增长率以及尺寸效应影响的微体积成形表面粗糙度预测模型,通过微介观尺度下的纯铜镦粗实验结果与模型预测结果对比,验证了本文建立的微尺度下金属塑性成形表面粗糙度预测模型的准确性。针对微体积成形工艺,以零件表面测量区域平均粗糙度及其分布均匀程度为目标,采用加权函数法中的线性加权法,建立考虑表面粗糙度分布均匀程度的微体积成形零件表面质量评价准则。基于本文建立的表面粗糙度预测模型及评价准则,借助有限元数值模拟,研究了晶粒尺寸及模具型腔形状对表面粗糙度分布的影响规律及其表面质量评价准则的应用,并对以晶粒尺寸及模具型腔形状为控制对象的微体积成形零件表面质量的提升提出了建议。通过相应工艺参数下的微介观尺度挤压实验,验证本文建立的微体积成形表面粗糙度预测模型的可靠性以及表面质量评价准则的可行性。
田富成[8](2020)在《连续体损伤断裂与动力学失稳的数值研究》文中提出理解连续介质的损伤断裂和动力学不稳定是力学和物理领域一个长期的挑战。随着计算机技术的飞速发展,数值模拟在当今的科学研究中起着至关重要的作用。近年来,一种叫做相场(phase field method,PFM)的方法在处理复杂断裂方面显示出了非凡的能力。然而,该方法所需的高时空分辨率使得其数值计算相当苛刻。而且,以往的研究工作主要集中于脆性断裂方面。最近几年,关于大变形下断裂相场模拟的报道逐渐增加,但是也基本仅限于准静态断裂。据我们所知,至少在力学领域,有关相场建模与非线性弹性动力学耦合的研究屈指可数。在此背景下,我的博士工作首先是提出一系列原创的算法和模型以弥补现有算法和理论的不足。在奠定了方法学的基础之后,进一步的研究致力于揭示脆性/软材料中的高速断裂不稳定和极限裂纹速度的起源。在连续介质理论框架下,除了固体断裂之外,该论文的研究也扩展至非牛顿(粘弹性)流体的流体动力学不稳定。该博士论文的主要工作包括以下五个方面:(1)为了降低断裂相场建模昂贵的计算开销,一种新型的混合自适应有限元相场法(ha-PFM)被提出。基于一个新颖的裂纹尖端识别策略,ha-PFM可以动态地跟踪裂纹的传播并对网格进行自适应的细化与粗化。该方案显着降低了计算成本,例如CPU时间和内存占用等。与以往的自适应相场方法(APFM)相比,计算域的离散采用了一种新的多级混合三角形和四边形单元策略,从而消除了悬挂节点并确保了裂纹尖端附近的网格是高度各向同性的。利用ha-PFM对几种包含准静态和动态断裂的基准算例进行了重新研究并且与采用均匀网格离散的相场模拟进行比较后,我们发现,ha-PFM可以提速约15~30倍。(2)基于已开发的ha-PFM,我们通过计算机模拟研究了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的动态脆性断裂。在没有任何先验假设以及附加断裂准则的情况下,数值模拟不仅成功地再现了实验中关键的裂纹特征,例如裂纹模式,速度演化以及极限裂纹速度,而且还发现了实验研究中尚未报道的断裂速度过冲等一些新特征。通过量化进入裂纹尖端的能量通量,我们提出了裂纹分叉遵循一个能量准则。基于这一准则,连续介质理论成功地预测了实验中捕捉到的裂纹的极限传播速度,揭示了裂纹分叉为裂纹传播速度设定了上限。结合裂纹分岔准则和连续介质理论,该研究为裂纹的复杂路径选择提供了合理的解释。(3)在脆性断裂基础上,我们首次提出了自适应边缘基平滑有限元(ES-FEM)框架下的大变形断裂的Griffith型相场格式。其中,ES-FEM是S-FEM算法“家族”的优秀成员,其引入了无网格思想,相比FEM,ES-FEM具有较高的准确性,“较软的”刚度,并且对网格变形不敏感。鉴于此,该研究工作的亮点是将PFM和ES-FEM相结合,从而最大程度的释放两种方法的优势。考虑到PFM和ES-FEM的昂贵的计算开销,我们开发了一种设计良好的多级自适应网格策略,从而大大提高了计算效率(约20倍)。此外,我们详细阐述了 PFM和ES-FEM耦合的数值实施。在此基础上,该工作重新计算了几个有代表性的数值算例,并与实验和文献结果进行了比较,验证了其有效性。需要特别指出的是,本研究首次再现了在橡胶断裂实验中的弱界面导致裂纹偏转。(4)对预应变超弹性材料断裂的数值实验表明,力学基的经典动态相场模型在非线性变形的框架内是不适用的。为了深入理解快速断裂的失稳,我们开发了一种以波速不变为特征的新型动态相场模型,从而使裂纹能够以接近渐近极限的速度传播。鉴于高速断裂的数值处理涉及极高的时空分辨率,因此,本研究采用稳健的显式动力学方法和高效的ha-PFM,并提出了一种新颖的自适应畸变网格去除方案(ADMR),以解决大变形断裂中难以处理的有限元网格畸变问题。本研究给出了整个求解流程的详细数值实施,并通过两个准静态断裂基准验证了程序与算法的可靠性。利用所提出的新颖的模型和算法,成功地再现了超弹性凝胶断裂实验中捕获的超高速裂纹振荡和尖端劈裂失稳。(5)该工作采用着名的Phan-Thien-Tanner(PTT)微分粘弹性本构模型分析非等温薄膜流延的非线性稳定性和动力学。为了进行瞬态薄膜流延的数值计算,该工作首次在膜模型的控制方程中引入了粘弹性应力分裂(DEVSS)和Streamline Upwind-Petrov Galerkin(SUPG)算法。从而,可以在更大的聚合物熔体的加工和流变参数空间进行薄膜流延的稳定性分析。与upper convected Maxwell(UCM)模型所预测的结果不同,我们发现在临界拉伸比(Drc)以上并不存在稳定区域。而在纵横比不同的情况下,我们在模拟中观察到多个Drc峰值,该峰主要受两种变形类型的影响:平面变形和过渡变形。我们的仿真结果表明,拉伸流变行为对拉伸增稠和拉伸稀化流体的流动稳定性起着主导作用,而诸如挤出速率和冷却等加工参数以及松弛时间等流变参数对Drc的影响都可以归因于拉伸粘度。
黄诗渊[9](2020)在《掺砾黏土断裂破坏机制及断裂判定准则研究》文中进行了进一步梳理堆石坝防渗心墙常用掺砾黏土填筑,由于掺砾黏土与坝壳堆石料变形模量存在差异,使得心墙容易因多种原因出现裂缝。倘若心墙裂缝发生扩展,则必然威胁大坝安全,因此,心墙裂缝已成为高心墙堆石坝建设中亟待解决的关键问题之一。心墙及心墙裂缝的应力状态往往比较复杂,揭示心墙掺砾黏土在不同应力状态下的断裂破坏机制、提出相应的断裂判定准则,对解决心墙裂缝问题至关重要。鉴于此,本文通过试验测试和理论分析,建议了适用于掺砾黏土的I型、II型断裂韧度测试方法,提出了评价掺砾黏土抗裂性能的指标,查明了不同应力状态下掺砾黏土的断裂性状,建立了掺砾黏土的断裂判定准则,揭示了掺砾黏土的断裂破坏机制。论文的主要工作及研究成果如下:(1)提出了改进的土体I型断裂试验方法,获取了掺砾黏土I型断裂性状,查明了影响土体断裂韧度和抗拉强度相关性的关键因素,估算了掺砾黏土的微破裂区尺寸。针对土体I型断裂试验中常用试样结构存在易受干扰且有效断裂区域过小的缺陷,引入直裂缝半圆弯曲NSCB试样,建立了压实土体NSCB试样的制备方法和试验加载方法,提出了压实土体NSCB试样合理的缺口长度和厚度。查明了掺砾黏土I型断裂韧度的影响因素,获取了I型断裂韧度与抗拉强度的相关关系,揭示了不同压实土体断裂韧度和抗拉强度的线性比例系数存在差异性的原因。建立了直接压实土体的断裂韧度和抗拉强度经验关系式,估算了掺砾黏土的微破裂区尺寸。(2)研制了土体II型断裂测试仪器,提出了掺砾黏土发生II型断裂的试验条件,查明了掺砾黏土II型断裂性状,分析了不同材料的II型断裂韧度测试结果存在差异的原因,建议了掺砾黏土的II型断裂评价指标。根据Melin剪切断裂判定准则,理论分析了II型断裂发生的加载条件,研制了土体II型断裂测试仪器,建立了掺砾黏土立方体断裂试样的制备方法以及裂缝预制方法,通过试验尝试和验证,查明了掺砾黏土发生II型剪切断裂的加载条件和试样条件,指出了Melin剪切断裂判定准则的缺陷。建议了掺砾黏土II型断裂韧度测试的建议试样尺寸,测试了掺砾黏土II型断裂韧度KIIC,揭示了掺砾量对KIIC的影响机制。对剪切盒断裂试验方法进行了理论分析,针对加载过程中存在受力状态和理论受力状态不吻合的问题,建立了考虑试样实际受力状态的II型应力强度因子公式。对周群力经验剪切断裂准则进行了理论解释,探讨了不同材料在不同测试方法下得到差异性KIIC的原因,采用统一图解法揭示了不同试验方法得到的KIIC具体含义。(3)验证了广义最大周向应力GMTS准则在描述土体拉剪断裂行为中的适用性,查明了试样结构引起的差异性复合包络线的原因,揭示了掺砾黏土的拉剪-张拉断裂机制。引入斜裂缝半圆弯曲(CNSCB)试样,开展了掺砾黏土I-II复合型断裂试验,建立了掺砾黏土的经验断裂准则,指出了土体经验断裂准则和经典理论准则的不足。引入了GMTS准则,结合掺砾黏土微破裂区尺寸(临界尺寸),验证了其在掺砾黏土断裂行为预测中的合理性,查明了裂缝倾角、相对临界尺寸对裂缝尖端应力场、张拉起裂角的影响规律,解释了不同复合型断裂试样产生差异性结果的根本原因,揭示了拉剪作用下掺砾黏土的张拉断裂机制,建议了拉剪作用下掺砾黏土开裂的评价指标和评价方法。(4)查明了单向受压作用下含中心裂缝掺砾黏土的断裂性状,建立了闭合裂缝和非闭合裂缝的压剪-张拉断裂准则,揭示了掺砾黏土的压剪-张拉断裂破坏机制。开展了中心裂缝掺砾黏土单轴压缩试验,查明了掺砾黏土非闭合裂缝试样和闭合裂缝试样的压剪断裂性状,分析了目前传统理论无法描述压剪作用下裂缝起裂行为的原因。针对非闭合裂缝,引入相对钝化系数和相对临界尺寸,建立了考虑裂缝几何特性和T应力的非闭合裂缝压剪-张拉起裂准则,揭示了相对钝化系数、相对临界尺寸、应力状态对非闭合裂缝张拉起裂角、起裂应力的影响机制;通过与不同类岩石材料进行对比验证,验证了准则的合理性,且建议了准则的适用范围。针对闭合裂缝,考虑T应力的具体存在形式,建立了考虑T应力全分量的压剪-张拉断裂准则,查明了相对临界尺寸、应力状态、T应力分量对闭合裂缝压剪张拉起裂的影响机制,验证了其在掺砾黏土中的合理性,揭示了掺砾黏土闭合裂缝的张拉起裂机制,分析了目前临界尺寸计算方法中存在的不足。(5)分析了目前剪切断裂判定准则中的缺陷,综合张拉断裂和剪切断裂模式,建立了闭合裂缝和非闭合裂缝的压剪-剪切起裂判定准则,揭示了掺砾黏土压剪-剪切断裂机制。通过分析了断裂韧度与强度参数之间的内在联系,指出了Melin剪切断裂判定准则中开裂阈值无法考虑正应力的缺陷。采用应力型判据,综合张拉起裂条件和剪切起裂条件,建立了压剪裂缝的剪切起裂判定方法。查明了裂缝几何特性、应力状态、材料属性对断裂破坏模式的影响机制,揭示了掺砾黏土发生剪切断裂的内在机制,提出了掺砾黏土心墙裂缝的分析方法。
杨婷[10](2020)在《基于裂尖张开位移的面内与面外统一拘束参数及其应用研究》文中进行了进一步梳理本文通过大量不同几何尺寸试样(不同面内/面外拘束)的J积分和裂尖张开位移(CTOD)的有限元数值计算,结合材料断裂韧性试验数据及理论分析的方法,主要研究基于CTOD的载荷无关的面内与面外统一拘束参数Ad*及其应用基础。研究工作及得到的主要结论如下:(1)基于统一拘束参数Ad定义了一个载荷无关的面内与面外统一拘束参数Ad*。通过不同几何尺寸试样的Ad*的有限元计算,验证了其载荷无关性及可同时表征面内与面外拘束的能力。(2)基于大量三维有限元分析,计算得到了宽范围不同几何尺寸的四种试样(C(T)、SEN(B)、SEN(T)和M(T))的统一拘束参数Ad*的解。探明了试样厚度比B/W,试样宽度W和裂纹深度a/W对不同试样拘束参数Ad*的影响规律。为设计不同拘束水平的标准和非标试样,建立材料拘束相关的断裂韧性,及实现不同几何尺寸试样断裂韧性的转换及试样与结构拘束的比较和关联提供了依据。(3)不同合金钢及不同拘束试样的延性和脆性断裂韧性Jc/Jref数据与拘束参数Ad*之间可以形成一条单调的关联曲线,进一步表明参数Ad*是一个可同时表征面内/面外拘束的载荷无关的统一拘束参数。通过关联曲线拟合得到了不同合金钢的断裂韧性Jc/Jref与拘束参数Ad*的数学关联式。(4)异种金属焊接接头不同拘束试样的断裂韧性Jc/Jref和拘束参数Ad*之间也可以形成一条单调的关联曲线,表明拘束参数Ad*可同时纳入焊接接头裂纹的面内/面外几何拘束和材料拘束。通过关联数据拟合获得了焊接接头不同位置裂纹的断裂韧性Jc/Jref与参数Ad*的数学关联式。(5)基于参数Ad*和核电压力容器A508钢和X80管线钢不同拘束试样的试验J-R阻力曲线,研究提出了构建材料拘束相关的J-R阻力曲线的方法,并获得了两种钢的拘束相关的J-R阻力曲线的数学方程,并验证了其对不同拘束试样J-R阻力曲线预测的准确性。所构建的J-R阻力曲线方程可用于结构(如压力容器、管道等)的延性撕裂及裂纹扩展稳定性评定,以提高传统不考虑拘束评定的精度。
二、试样尺寸对Gc和Jc的影响(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、试样尺寸对Gc和Jc的影响(论文提纲范文)
(1)裂隙泥岩渗透注浆浆液失水效应与扩散特性研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
变量注释表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 存在的问题 |
1.4 研究内容、方法及技术路线 |
2 水泥基注浆材料与弱胶结泥岩物理力学参数特征 |
2.1 水泥基注浆材料 |
2.2 泥岩孔隙结构与力学特性 |
2.3 本章小结 |
3 泥岩裂隙中浆液流动失水效应与浆液粘度演化规律 |
3.1 岩体材料和试验方法 |
3.2 试验结果和分析 |
3.3 泥岩注浆浆液失水粘度演化特征 |
3.4 本章小结 |
4 承压状态下粗糙裂隙浆液非线性流动特征 |
4.1 承压状态下裂隙岩体注浆浆液流动可视化试验系统 |
4.2 承压状态下不同水灰比对浆液流动特性影响 |
4.3 承压状态下裂隙不同粗糙度对浆液流动特性影响 |
4.4 承压状态下粗糙多裂隙注浆浆液流动特性 |
4.5 本章小结 |
5 承压状态下破碎泥岩注浆加固及宏-细观破坏特性 |
5.1 承压状态下破碎泥岩注浆可视化试验系统及试验方案 |
5.2 承压状态下破碎泥岩注浆加固体力学及宏-细观破坏特性 |
5.3 本章小结 |
6 考虑浆液失水效应的裂隙泥岩应力-浆液流动耦合模型 |
6.1 ALE描述下不可压粘性流体Navier-Stokes方程 |
6.2 裂隙泥岩应力-浆液流动耦合模型 |
6.3 考虑浆液失水效应的裂隙泥岩应力-浆液流动耦合数值分析 |
6.4 本章小结 |
7 巷道底板裂隙泥岩注浆浆液扩散机制及加固控制效应 |
7.1 工程概况 |
7.2 巷道底板泥岩裂隙-基质微孔注浆浆液扩散特性 |
7.3 巷道底板破碎泥岩注浆加固及稳定控制 |
7.4 本章小结 |
8 结论与展望 |
8.1 主要结论与创新点 |
8.2 研究展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(2)散粒土管涌侵蚀机理试验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 管涌研究的国内外现状及分析 |
1.2.1 管涌的判别方法及其临界条件 |
1.2.1.1 管涌型土的判别方法 |
1.2.1.2 管涌的临界水力梯度 |
1.2.2 管涌的发展规律 |
1.3 管涌研究存在的问题 |
1.4 本文研究内容及技术路线 |
第二章 散粒土管涌侵蚀试验系统的研发 |
2.1 概述 |
2.2 试验目的 |
2.3 试验仪器 |
2.3.1 压力室 |
2.3.2 压力/体积控制装置 |
2.3.3 上游供水装置及砂水分离装置 |
2.4 试样制备 |
2.5 装置安装 |
2.6 试验步骤 |
2.7 试验装置平行试验论证 |
2.8 本章小结 |
第三章 散粒土管涌临界水力梯度试验研究 |
3.1 概述 |
3.2 应力状态对散粒土管涌临界条件的影响 |
3.2.1 等压状态试验结果及试验分析 |
3.2.1.1 YA组试验结果 |
3.2.1.2 YB组试验结果 |
3.2.1.3 YC组试验结果 |
3.2.1.4 YD组试验结果 |
3.2.1.5 等压状态试验结果综合分析 |
3.2.2 不等压状态试验结果及试验分析 |
3.2.2.1 PA组试验结果 |
3.2.2.2 PB组试验结果 |
3.2.2.3 PC组试验结果 |
3.2.2.4 PD组试验结果 |
3.2.2.5 PE组试验结果 |
3.2.2.6 不等压状态试验结果综合分析 |
3.3 密实度对散粒土管涌临界条件的影响 |
3.3.1 试验结果及试验分析 |
3.3.1.1 GA组试验结果 |
3.3.1.2 GB组试验结果 |
3.3.1.3 GC组试验结果 |
3.3.2 密实度试验结果综合分析 |
3.4 颗粒级配对散粒土管涌临界条件的影响 |
3.4.1 试验结果及试验分析 |
3.4.1.1 JA组试验结果 |
3.4.1.2 JC组试验结果 |
3.4.2 颗粒级配试验结果综合分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 散粒土管涌侵蚀速率试验研究 |
4.1 概述 |
4.2 应力状态对散粒土管涌侵蚀速率的影响 |
4.2.1 等压状态的影响 |
4.2.1.1 YA组试验结果 |
4.2.1.2 YB组试验结果 |
4.2.1.3 YC组试验结果 |
4.2.1.4 YD组试验结果 |
4.2.1.5 围压对管涌侵蚀速率的影响分析 |
4.2.2 不等压状态的影响 |
4.2.2.1 PA组试验结果 |
4.2.2.2 PB组试验结果 |
4.2.2.3 PC组试验结果 |
4.2.2.4 PD组试验结果 |
4.2.2.5 PE组试验结果 |
4.2.2.6 不等压状态对管涌侵蚀速率的影响分析 |
4.3 密实度对散粒土管涌侵蚀速率的影响 |
4.3.1 GA组试验结果 |
4.3.2 GB组试验结果 |
4.3.3 GC组试验结果 |
4.3.4 密实度试验结果综合分析 |
4.4 颗粒级配对散粒土管涌侵蚀速率的影响 |
4.4.1 JA组试验结果 |
4.4.2 JC组试验结果 |
4.4.3 颗粒级配试验结果综合分析 |
4.5 管涌发展模型研究 |
4.6 本章小结 |
第五章 散粒土管涌侵蚀-变形相互作用规律研究 |
5.1 概述 |
5.2 应力状态对散粒土管涌侵蚀-变形相互作用规律的影响 |
5.2.1 等压状态的影响 |
5.2.1.1 YA组试验结果 |
5.2.1.2 YB组试验结果 |
5.2.1.3 YC组试验结果 |
5.2.1.4 YD组试验结果 |
5.2.1.5 试验结论及试验分析 |
5.2.2 不等压状态的影响 |
5.2.2.1 PA组试验结果 |
5.2.2.2 PB组试验结果 |
5.2.2.3 PC组试验结果 |
5.2.2.4 PD组试验结果 |
5.2.2.5 PE组试验结果 |
5.2.2.6 试验结论及试验分析 |
5.3 密实度对散粒土管涌侵蚀-变形相互作用规律的影响 |
5.3.1 试验结果 |
5.3.1.1 GA组试验结果 |
5.3.1.2 GB组试验结果 |
5.3.1.3 GC组试验结果 |
5.3.2 试验结论及试验分析 |
5.4 颗粒级配对散粒土管涌侵蚀-变形相互作用规律的影响 |
5.4.1 试验结果 |
5.4.2 试验结论及试验分析 |
5.5 细颗粒流失对于土体强度的影响 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论和展望 |
6.1 本文的主要研究工作及结论 |
6.2 研究展望 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间发表的论着及取得的科研成果 |
(3)基于细观力学性能的抗裂型沥青混合料研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 功能型沥青混合料设计的研究现状 |
1.2.2 沥青混合料断裂行为研究现状 |
1.2.3 基于细观结构力学分析沥青混合料断裂特性研究现状 |
1.2.4 沥青混合料的抗裂设计研究 |
1.2.5 目前研究状况存在的问题 |
1.3 本文主要研究内容 |
第二章 沥青混合料断裂行为特征与内聚力模型 |
2.1 沥青混合料宏观断裂行为特征 |
2.1.1 沥青路面开裂形式的断裂力学分类 |
2.1.2 沥青混合料断裂性能试验评价方法 |
2.1.3 不同试验方法的比选 |
2.2 沥青混合料断裂的微细观特征研究 |
2.3 内聚力本构模型 |
2.3.1 内聚力研究现状 |
2.3.2 内聚力模型概念 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于离散元法的沥青混合料细观特性对断裂性能影响研究 |
3.1 离散元模型的建立 |
3.1.1 离散元分析原理 |
3.1.2 常用接触模型 |
3.1.3 内聚力模型在离散元中的应用 |
3.1.4 试件的形成及细观参数的选取 |
3.2 集料特性对沥青混合料断裂性能的影响 |
3.2.1 试件尺寸效应影响分析 |
3.2.2 粗集料长短轴及倾角对断裂性能的影响 |
3.2.3 集料棱角性对断裂性能的影响 |
3.2.4 粗集料含量对断裂性能的影响 |
3.2.5 粗集料空间分布对断裂性能的影响 |
3.3 级配、空隙率及砂浆强度对沥青混合料断裂性能的影响 |
3.3.1 级配对断裂性能的影响 |
3.3.2 空隙率大小对断裂性能的影响 |
3.3.3 沥青砂浆强度对断裂性能的影响 |
3.4 各影响因素对裂缝发展的影响分析 |
3.4.1 粗集料对裂缝发展的影响 |
3.4.2 级配对裂缝发展的影响 |
3.4.3 空隙率大小对裂缝发展的影响 |
3.4.4 沥青砂浆强度对裂缝发展的影响 |
3.5 各影响因素对断裂性能影响的综合分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 基于数字图像的沥青混合料断裂性能研究 |
4.1 数字图像原理 |
4.1.1 数字图像技术基础及原理 |
4.1.2 图像技术处理 |
4.2 试验设计 |
4.2.1 试验原材料 |
4.2.2 试验设计方案 |
4.3 相同级配不同试件的断裂性能评价 |
4.3.1 力学性能分析 |
4.3.2 裂缝发展状况 |
4.3.3 粗集料的细观特性分析 |
4.4 不同级配试件的断裂性能评价 |
4.4.1 力学性能分析 |
4.4.2 裂缝发展状况 |
4.4.3 粗集料的细观特性分析 |
4.5 J积分断裂韧度与荷载耗能评价方式的对比 |
4.6 粗集料含量及比表面积与断裂性能的关系 |
4.6.1 粗集料含量与断裂性能的变化关系 |
4.6.2 比表面积与断裂性能的变化关系 |
4.7 本章小结 |
第五章 基于离散元的抗裂功能型沥青混合料设计 |
5.1 三维离散元沥青混合料模型的建立 |
5.1.1 三维离散元集料的建成 |
5.1.2 三维试件的形成 |
5.1.3 三维模型细观参数选取 |
5.2 虚拟劈裂试验参数准确性验证 |
5.2.1 虚拟劈裂试验的设计 |
5.2.2 模拟结果与室内结果对比分析 |
5.3 三维离散元半圆弯曲试验 |
5.3.1 三维离散元半圆弯曲试验的设计 |
5.3.2 预留缝取向对沥青混合料开裂的影响 |
5.4 基于分形维数的抗裂型沥青混合料级配设计 |
5.4.1 最佳抗裂性能比表面积的确定 |
5.4.2 分形维数理论及其与比表面积计算关系 |
5.4.3 基于分形维数的抗裂功能型级配设计方法 |
5.4.4 基于分形维数的抗裂功能型级配计算 |
5.4.5 基于三维模拟的抗裂功能型级配断裂性能评价 |
5.5 本章小结 |
第六章 基于渗固封层的功能型沥青混合料路用性能评价 |
6.1 基于PFC的路面浅表固化性能评价 |
6.1.1 虚拟单轴贯入试验设计 |
6.1.2 数值模拟结果分析 |
6.2 渗固封层设计 |
6.2.1 渗固封层 |
6.2.2 试验原材料 |
6.2.3 配合比设计 |
6.3 渗固封层性能评价 |
6.3.1 浅表固化性能评价 |
6.3.2 抗裂性能评价 |
6.3.3 抗腐蚀性能评价 |
6.3.4 抗渗水性能评价 |
6.3.5 抗滑性能评价 |
6.3.6 抗剥落性能评价 |
6.4 渗固封层+下面层组合路面抗裂性能评价 |
6.4.1 断裂性能评价 |
6.4.2 粘结性能评价 |
6.5 本章小结 |
结论与展望 |
1.主要结论 |
2.论文主要创新点 |
3.有待进一步研究的问题 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(4)基于3D打印杨木粉/聚乳酸导电复合材料制备及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 3D打印技术 |
1.2.1 分类 |
1.2.2 应用 |
1.3 聚乳酸 |
1.4 聚乳酸基3D打印复合材料 |
1.5 导电高分子材料 |
1.5.1 分类 |
1.5.2 碳系导电填料 |
1.6 本课题的研究内容和创新点 |
1.6.1 主要研究内容 |
1.6.2 创新点 |
2 实验部分 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验设备 |
2.3 测试与表征 |
2.3.1 力学性能测试 |
2.3.2 微观形貌观察分析(SEM) |
2.3.3 傅里叶红外光谱分析(FTIR) |
2.3.4 动态流变性能测试 |
2.3.5 差式扫描量热仪分析(DSC) |
2.3.6 核磁共振波谱仪分析(~1H-NMR) |
2.3.7 接枝聚合物的滴定 |
2.3.8 体积电阻率测试 |
2.3.9 导热系数测试 |
2.3.10 动态力学分析(DMA) |
2.3.11 热重分析(TGA) |
2.3.12 转矩流变性能 |
2.3.13 X-射线衍射仪分析(XRD) |
2.3.14 拉曼光谱分析 |
2.3.15 分子动力学模拟 |
3 杨木粉/聚乳酸复合材料的增韧改性研究 |
3.1 引言 |
3.2 样品制备 |
3.3 增韧剂种类对复合材料性能的影响 |
3.3.1 复合材料的力学性能 |
3.3.2 复合材料的表面形貌 |
3.3.3 复合材料的红外吸收光谱分析 |
3.3.4 复合材料的流变性能 |
3.3.5 复合材料的结晶行为 |
3.4 复合材料的分子动力学模拟 |
3.4.1 界面结构 |
3.4.2 结合能 |
3.4.3 径向分布函数 |
3.5 相容剂对复合材料性能的影响 |
3.5.1 接枝聚合物的制备及接枝机理 |
3.5.2 接枝聚合物的红外吸收光谱分析 |
3.5.3 接枝聚合物的核磁共振氢谱分析 |
3.5.4 接枝聚合物接枝率的测定及增容机理 |
3.5.5 复合材料的力学性能 |
3.5.6 复合材料的表面形貌 |
3.6 模型的打印 |
3.7 本章小结 |
4 杨木粉/聚乳酸复合材料的导电性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 样品制备 |
4.2.1 不同纳米石墨含量的复合材料制备 |
4.2.2 单宁酸非共价官能化纳米石墨的制备 |
4.2.3 改性复合材料的制备 |
4.3 碳系导电填料种类对复合材料性能的影响 |
4.3.1 复合材料的导电及导热性能 |
4.3.2 复合材料的力学性能 |
4.3.3 复合材料的微观形貌 |
4.3.4 复合材料的动态力学性能 |
4.3.5 复合材料的流变性能 |
4.4 不同纳米石墨含量对复合材料性能的影响 |
4.4.1 复合材料的导电性能 |
4.4.2 复合材料的导热性能 |
4.4.3 复合材料的微观形貌 |
4.4.4 复合材料的力学性能 |
4.4.5 复合材料的动态力学性能 |
4.4.6 复合材料的流变性能 |
4.4.7 复合材料的热性能 |
4.5 单宁酸非共价官能化纳米石墨对复合材料的性能影响 |
4.5.1 红外吸收光谱分析 |
4.5.2 微观形貌及X-射线能谱分析 |
4.5.3 改性复合材料的导电及导热性能 |
4.6 模型的打印 |
4.7 本章小结 |
5 石墨烯纳米片改性聚乳酸复合材料的导电性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 样品制备 |
5.2.1 碳系导电填料分散浓度及超声时间的确定 |
5.2.2 添加不同种类及含量碳系导电填料的复合材料的制备 |
5.2.3 改性复合材料的制备 |
5.3 碳系导电填料种类及含量对复合材料性能的影响 |
5.3.1 复合材料的导电性能及导电机理 |
5.3.2 复合材料的微观形貌 |
5.4 石墨烯纳米片含量对复合材料的性能影响 |
5.4.1 复合材料的流变性能 |
5.4.2 复合材料的热性能 |
5.4.3 复合材料的结晶行为 |
5.5 石墨烯纳米片的非共价官能化对复合材料的性能影响 |
5.5.1 石墨烯纳米片的非共价官能化 |
5.5.2 改性母料的红外光谱分析 |
5.5.3 改性复合材料的导电性能 |
5.5.4 改性复合材料的微观形貌及X-射线能谱分析 |
5.5.5 改性复合材料的热性能 |
5.6 模型的打印 |
5.7 本章小结 |
6 石墨烯纳米片/聚乳酸导电复合材料的制备及性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 加工工艺对复合材料性能的影响 |
6.2.1 样品制备 |
6.2.2 复合材料的导电性能 |
6.3 复合材料的分子动力学模拟 |
6.3.1 平衡判断 |
6.3.2 力学性能 |
6.3.3 径向分布函数 |
6.3.4 结构演变 |
6.4 石墨烯纳米片/聚乳酸导电复合材料的制备及性能 |
6.4.1 复合材料的制备 |
6.4.2 石墨烯纳米片的表征 |
6.4.3 复合材料的导电性能 |
6.5 本章小结 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
附件 |
(5)水工混凝土工程力学特性的细观力学分析研究(论文提纲范文)
博士生自认为的创新点 |
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 混凝土时空演化特性及细观力学方法 |
1.2.1 多尺度特性 |
1.2.2 时间演化特性 |
1.2.3 细观结构组成及特征 |
1.2.4 细观力学分析方法 |
1.3 细观力学方法研究现状 |
1.3.1 混凝土细观力学模型 |
1.3.2 混凝土细观力学试验研究 |
1.3.3 混凝土宏观力学性能预测研究 |
1.3.4 混凝土细观损伤断裂数值模拟研究 |
1.4 研究现状总结 |
1.5 本文主要研究内容 |
第2章 混凝土精细有限元建模 |
2.1 概述 |
2.2 三维空间的骨料投放技术 |
2.2.1 骨料颗粒生成 |
2.2.2 骨料的随机投放 |
2.3 有限元网格划分及ITZ生成 |
2.3.1 随机骨料结构网格划分 |
2.3.2 界面过渡区生成 |
2.4 包含初始缺陷的细观模型生成 |
2.4.1 初始孔洞 |
2.4.2 初始微裂缝 |
2.4.3 初始缺陷的有限元网格处理 |
2.5 细观模型的可视化研究 |
2.6 本章小结 |
第3章 混凝土等效热弹性力学性质预测 |
3.1 概述 |
3.2 混凝土细观力学均匀化理论 |
3.2.1 均匀化理论 |
3.2.2 混凝土等效力学性质的均匀化方法 |
3.3 等效热弹性力学性质预测的数值试验体系 |
3.3.1 弹性有限元方法 |
3.3.2 数值试验体系 |
3.4 混凝土等效弹性模量预测 |
3.4.1 等效弹性模量数值试验 |
3.4.2 等效弹性模量分析结果 |
3.5 混凝土等效热力学性质预测 |
3.5.1 等效热传导系数数值试验 |
3.5.2 等效热膨胀系数数值试验 |
3.6 混凝土等效力学性质数值均匀化研究 |
3.7 全级配混凝土等效力学性质预测研究 |
3.7.1 双尺度算法 |
3.7.2 全级配混凝土等效力学性质 |
3.8 本章小节 |
第4章 骨料特征对混凝土强度的影响 |
4.1 概述 |
4.2 骨料对混凝土强度影响的试验研究 |
4.2.1 试验设计 |
4.2.2 试验内容与试验过程 |
4.2.3 试验结果 |
4.2.4 试验结果分析 |
4.3 混凝土损伤的数值分析方法 |
4.3.1 弹性损伤力学方法 |
4.3.2 数值模拟验证及适用性研究 |
4.4 强度试验模拟及结果 |
4.4.1 骨料含量的影响 |
4.4.2 骨料形状的影响 |
4.4.3 骨料粒径的影响 |
4.5 结果的讨论分析 |
4.6 本章小节 |
第5章 混凝土强度的尺寸效应 |
5.1 概述 |
5.2 尺寸效应理论模型 |
5.2.1 Weibull尺寸效应理论 |
5.2.2 Bazant尺寸效应理论 |
5.2.3 Carpinteri尺寸效应理论 |
5.3 混凝土尺寸效应试验 |
5.3.1 试验内容与过程 |
5.3.2 试验结果及分析 |
5.4 混凝土尺寸效应的数值模拟 |
5.4.1 尺寸效应试验数值模拟 |
5.4.2 数值模拟结果 |
5.5 全级配/湿筛混凝土强度特性 |
5.5.1 全级配/湿筛混凝土性能对比分析 |
5.5.2 全级配/湿筛混凝土强度折算系数 |
5.6 本章小节 |
第6章 水工混凝土早期自约束温度应力 |
6.1 概述 |
6.2 基本理论 |
6.2.1 非稳态温度场分析 |
6.2.2 混凝土徐变应力分析 |
6.3 算法及技术路线 |
6.3.1 有限元算法 |
6.3.2 技术路线 |
6.3.3 计算模型及计算参数 |
6.4 算法及计算参数验证 |
6.4.1 混凝土绝热温升 |
6.4.2 混凝土徐变应力 |
6.5 混凝土徐变的预测 |
6.6 混凝土自约束温度应力仿真分析 |
6.6.1 温度计算结果 |
6.6.2 应力计算结果 |
6.6.3 参数影响分析 |
6.7 自约束温度应力影响分析 |
6.8 本章小结 |
第7章 混凝土细观结构裂缝扩展问题 |
7.1 概述 |
7.2 相场断裂模型 |
7.2.1 裂缝面弥散化表征 |
7.2.2 断裂变分准则 |
7.2.3 应变能分解 |
7.2.4 控制方程 |
7.3 有限元分步求解算法 |
7.3.1 相场有限元格式 |
7.3.2 位移场有限元格式 |
7.3.3 相场断裂模型分步求解 |
7.3.4 相场断裂模型算例验证 |
7.4 细观力学模型断裂分析 |
7.4.1 单骨料模型开裂过程 |
7.4.2 随机骨料模型开裂过程 |
7.5 细观结构对混凝土断裂特性的影响 |
7.5.1 骨料对混凝土断裂特性的影响 |
7.5.2 缺陷对混凝土断裂特性的影响 |
7.6 本章小结 |
第8章 总结与展望 |
8.1 总结 |
8.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士论文期间发表或待刊的论文 |
攻读博士论文期间参与的主要科研项目 |
致谢 |
附录A 混凝土细观模型的可视化方法 |
(6)增强体网状分布对SiCp/Al复合材料力学性能影响的有限元模拟(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 构型化复合材料的分类 |
1.3 构型化金属基复合材料的制备和组织性能 |
1.3.1 孤立结构构型化复合材料 |
1.3.2 层状结构构型化复合材料 |
1.3.3 网状结构构型化复合材料 |
1.3.4 双连通结构构型化复合材料 |
1.4 构型化复合材料建模技术 |
1.4.1 二维建模技术 |
1.4.2 三维建模技术 |
1.4.3 复合材料数值模拟物理模型 |
1.5 论文主要研究内容 |
第2章 材料模拟与实验研究方法 |
2.1 研究思路 |
2.2 数值模拟方法 |
2.2.1 三维几何模型的搭建 |
2.2.2 边界条件 |
2.2.3 后处理方法 |
2.3 材料的制备及表征方法 |
2.3.1 材料体系设计 |
2.3.2 复合材料制备方法 |
2.3.3 结构和成分分析 |
2.3.4 性能测试 |
第3章 复合材料模型基本单元的构建与模拟 |
3.1 引言 |
3.2 数值模型建立及模型验证 |
3.2.1 基体合金的本构方程 |
3.2.2 增强体颗粒的失效准则 |
3.2.3 基体合金的失效准则 |
3.2.4 复合材料有限元模型验证 |
3.3 颗粒尺寸效应 |
3.3.1 颗粒尺寸对复合材料宏观力学性能的影响 |
3.3.2 颗粒尺寸对基体应变场分布的影响 |
3.3.3 颗粒尺寸对增强体承载能力的影响 |
3.4 增强体长径比的影响 |
3.4.1 不同长径比的几何模型建立 |
3.4.2 长径比对复合材料宏观力学性能的影响 |
3.4.3 长径比对增强体承载能力的影响 |
3.5 网络层的取向对增强体承载能力的影响 |
3.5.1 不同取向角的网络层几何模型建立 |
3.5.2 网络层取向对增强体承载能力的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 增强体连续度对网状复合材料力学性能的影响 |
4.1 引言 |
4.2 网状复合材料有限元模型建立 |
4.2.1 网络构型设计 |
4.2.2 基体合金的塑性修正 |
4.3 颗粒尺寸比对网状复合材料的力学行为影响 |
4.3.1 不同颗粒尺寸比的网状复合材料几何模型建立 |
4.3.2 颗粒尺寸比对力学性能的影响 |
4.3.3 颗粒尺寸比对其承载能力的影响 |
4.3.4 网状构型设计对材料断裂行为的影响 |
4.3.5 颗粒尺寸比对材料断裂行为的影响 |
4.4 网络厚度对网状复合材料的力学行为影响 |
4.4.1 不同网络层厚度的网状复合材料几何模型建立 |
4.4.2 网络厚度对力学性能的影响 |
4.4.3 网络厚度对颗粒承载能力的影响 |
4.4.4 网络厚度对材料断裂行为的影响 |
4.5 本章小结 |
第5章 网状构型设计的优化策略 |
5.1 引言 |
5.2 颗粒形状对网状复合材料的力学行为影响 |
5.2.1 不同颗粒形状的网状复合材料几何模型建立 |
5.2.2 颗粒形状对力学性能的影响 |
5.2.3 颗粒形状对增强体承载能力的影响 |
5.2.4 颗粒形状对材料断裂行为的影响 |
5.3 长径比对网状复合材料的力学行为影响 |
5.3.1 不同长径比的网状复合材料几何模型建立 |
5.3.2 长径比对力学性能的影响 |
5.3.3 长径比对增强体承载能力的影响 |
5.3.4 长径比对材料断裂行为的影响 |
5.4 网状几何结构的优化策略 |
5.4.1 平移网络层的模型优化策略 |
5.4.2 增加元胞数量的模型优化策略 |
5.5 本章小结 |
第6章 网状复合材料力学性能与断裂行为试验研究 |
6.1 引言 |
6.2 组织结构分析和力学性能 |
6.2.1 复合材料结构设计 |
6.2.2 混合粉末和复合材料形貌观察 |
6.2.3 复合材料物相分析 |
6.2.4 复合材料力学性能和有限元模拟的验证 |
6.3 网状构型复合材料裂纹萌生及扩展行为 |
6.3.1 网状构型复合材料断口分析 |
6.3.2 网状构型复合材料裂纹扩展分析 |
6.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(7)微体积成形零件表面粗糙度影响因素研究及其预测模型构建(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 微体积成形工艺研究 |
1.3 微塑性成形尺寸效应研究 |
1.3.1 材料流动应力尺寸效应 |
1.3.2 摩擦尺寸效应 |
1.4 微塑性成形表面质量研究 |
1.4.1 成形模具技术 |
1.4.2 材料晶粒尺寸 |
1.4.3 成形工艺条件 |
1.4.4 数值模拟技术 |
1.5 存在问题及选题意义 |
1.5.1 存在问题 |
1.5.2 选题意义 |
1.6 本文研究目标与研究内容 |
第二章 微体积成形干摩擦建模及尺寸效应研究 |
2.1 引言 |
2.2 塑性成形中的摩擦模型 |
2.2.1 传统摩擦模型 |
2.2.2 Wanheim/Bay摩擦模型 |
2.3 微体积成形的干摩擦建模 |
2.3.1 实际接触比α |
2.3.2 Wanheim/Bay摩擦模型的转化 |
2.4 干摩擦条件下微介观尺度纯铜镦粗实验 |
2.4.1 试样制备及预处理 |
2.4.2 实验条件 |
2.4.3 实验方案 |
2.4.4 微镦粗试样形貌观察 |
2.4.5 摩擦因子的计算方法 |
2.5 纯铜微镦粗实验结果分析 |
2.5.1 试样尺寸对微镦粗过程中摩擦的影响 |
2.5.2 晶粒尺寸对微镦粗过程中摩擦的影响 |
2.5.3 模具表面粗糙度对微镦粗过程中摩擦的影响 |
2.5.4 微镦粗试样端面粗糙度测量 |
2.6 接触面上剪切膜强度系数的求解方法 |
2.6.1 纯铜微镦粗过程有限元模拟 |
2.6.2 接触面剪切膜强度系数的求解 |
2.6.3 接触面摩擦系数与试样尺寸的关系 |
2.7 本章小结 |
第三章 微尺度特征表面粗糙度影响因素的实验研究 |
3.1 引言 |
3.2 微尺度特征挤压成形实验 |
3.2.1 坯料制备与预处理 |
3.2.2 实验模具设计 |
3.2.3 实验条件 |
3.3 微尺度特征挤压实验结果分析 |
3.3.1 成形载荷对微尺度特征表面粗糙度的影响 |
3.3.2 微特征尺寸对微尺度特征表面粗糙度的影响 |
3.4 微特征挤压成形摩擦模型中剪切膜强度系数的确定 |
3.5 微尺度特征表面粗糙度影响因素分析 |
3.5.1 接触表面积增长对微尺度特征表面粗糙度的影响 |
3.5.2 接触面上法向压应力对微尺度特征表面粗糙度的影响 |
3.5.3 相对滑动距离对微尺度特征表面粗糙度的影响 |
3.5.4 尺寸微小化对微尺度特征表面粗糙度的影响 |
3.6 本章小结 |
第四章 体积成形表面粗糙度有限元分析及其预测模型建立 |
4.1 引言 |
4.2 基于W-M分形函数的二维粗糙表面 |
4.3 粗糙表面有限元模型的建立 |
4.3.1 有限元几何模型 |
4.3.2 材料模型及网格划分 |
4.4 接触表面粗糙度变化有限元分析 |
4.4.1 接触面法向压应力对工件表面粗糙度的影响 |
4.4.2 坯料初始粗糙度对工件表面粗糙度的影响 |
4.4.3 相对滑动距离对工件表面粗糙度的影响 |
4.4.4 表面积增加对工件表面粗糙度的影响 |
4.5 金属体积成形表面粗糙度预测模型的建立 |
4.5.1 法向压应力引起的表面粗糙度的变化量ΔR_(qp) |
4.5.2 相对滑动距离引起的表面粗糙度变化量ΔR_(qL) |
4.5.3 表面积增加引起的表面粗糙度变化量ΔR_(qφ) |
4.6 表面粗糙度预测模型的实验验证 |
4.6.1 纯铜镦粗实验 |
4.6.2 不同下压量试样的成形表面粗糙度 |
4.6.3 不同初始粗糙度试样的成形表面粗糙度 |
4.7 本章小结 |
第五章 微体积成形表面粗糙度预测模型的构建 |
5.1 引言 |
5.2 微尺度下纯铜镦粗实验及其端面粗糙度分析 |
5.3 多晶体纯铜微镦粗过程有限元模拟 |
5.3.1 Voronoi图 |
5.3.2 ABAQUS中多晶体模型的建立 |
5.3.3 多晶体纯铜微镦粗有限元模拟 |
5.3.4 晶粒尺寸对接触表面粗糙度的影响 |
5.3.5 晶粒取向对接触表面粗糙度的影响 |
5.3.6 晶粒尺寸对接触面法向压应力的影响 |
5.4 尺度参数引起的表面粗糙度变化 |
5.4.1 考虑尺寸效应的多晶体有限元模型的建立 |
5.4.2 尺度参数对接触面上法向压应力的影响 |
5.4.3 尺度参数对接触面上法向压应力分布均匀性的影响 |
5.5 微体积成形表面粗糙度预测模型的构建 |
5.6 微体积成形表面粗糙度预测模型的验证 |
5.7 本章小结 |
第六章 微体积成形零件表面质量评价准则及其应用研究 |
6.1 引言 |
6.2 坯料初始表面粗糙度与摩擦之间的关系 |
6.3 微体积成形零件表面质量评价准则 |
6.3.1 评价准则的提出 |
6.3.2 权重因子的确定 |
6.4 晶粒尺寸对微尺度特征表面粗糙度的影响及其评价 |
6.4.1 微尺度特征挤压试样预处理 |
6.4.2 微尺度特征挤压有限元模拟 |
6.4.3 不同晶粒尺寸的工件表面粗糙度预测 |
6.4.4 不同晶粒尺寸的工件表面质量评价 |
6.4.5 不同晶粒尺寸的表面粗糙度预测模型实验验证 |
6.5 模具型腔形状对挤压特征表面粗糙度的影响及其评价 |
6.5.1 不同模具型腔设计及试样预处理 |
6.5.2 不同模具型腔挤压成形有限元模拟 |
6.5.3 不同模具型腔形状的工件表面粗糙度预测 |
6.5.4 不同模具型腔形状的工件表面质量评价 |
6.5.5 不同模具型腔形状的表面粗糙度预测模型实验验证 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 不足与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间完成的论文 |
攻读博士学位期间参与的科研项目 |
附件 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(8)连续体损伤断裂与动力学失稳的数值研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 连续介质力学的基本概念 |
1.2.1 研究对象 |
1.2.2 理论基础 |
1.3 连续体断裂理论及其数值研究进展 |
1.3.1 经典线弹性断裂力学 |
1.3.2 动态断裂失稳研究进展 |
1.3.3 断裂的变分相场模型研究进展 |
1.4 非牛顿流体流动失稳的研究概述 |
1.4.1 非牛顿流体 |
1.4.2 奇异流变行为 |
1.4.3 非牛顿流体流动失稳研究进展 |
1.5 本论文的研究内容和意义 |
参考文献 |
第2章 脆性断裂的混合自适应相场方法 |
2.1 引言 |
2.2 断裂相场模型 |
2.2.1 裂纹拓扑的相场描述 |
2.2.2 脆性断裂的控制方程 |
2.2.3 数值实施 |
2.3 混合自适应相场方法的一般框架 |
2.3.1 细化域识别策略 |
2.3.2 多级混合自适应网格 |
2.3.3 基本操作流程 |
2.4 数值结果 |
2.4.1 准静态断裂测试 |
2.4.2 动态断裂测试 |
2.5 小结 |
附录 四阶弹性张量的推导与代码实现 |
参考文献 |
第3章 动态裂纹分岔与极限速度起源 |
3.1 引言 |
3.2 理论模型 |
3.2.1 相场模型 |
3.2.2 裂纹扩展速度 |
3.2.3 裂纹尖端的能量通量 |
3.3 材料参数 |
3.4 结果与讨论 |
3.4.1 预应变PMMA动态断裂 |
3.4.2 非均质材料中的裂纹扩展 |
3.4.3 弱界面中的裂纹传播 |
3.5 小结 |
3.6 附录 脆性钠钙玻璃的动态断裂 |
参考文献 |
第4章 有限形变断裂相场的光滑有限元建模 |
4.1 引言 |
4.2 有限形变下断裂相场格式 |
4.2.1 有限形变理论简介 |
4.2.2 超弹性模型 |
4.2.3 扩散裂纹的相场描述 |
4.2.4 控制方程 |
4.3 光滑有限元理论方面 |
4.3.1 应变光滑技术 |
4.3.2 ES-FEM的构造 |
4.3.3 自适应网格方案 |
4.4 数值实施 |
4.4.1 伽辽金弱形式 |
4.4.2 线性化 |
4.4.3 基于ES-FEM的离散化 |
4.4.4 不可逆约束 |
4.4.5 求解流程 |
4.5 数值算例 |
4.5.1 具有可变长度缺口的双边拉伸试样 |
4.5.2 包含中心裂纹的平板断裂 |
4.5.3 含孔板的裂纹扩展测试 |
4.5.4 含界面的超弹性材料的裂纹偏转 |
4.6 小结 |
4.7 附录 |
参考文献 |
第5章 快速断裂中动力学失稳的相场模拟 |
5.1 引言 |
5.2 大变形动态相场模型 |
5.2.1 扩散裂纹的相场近似 |
5.2.2 动态断裂的非保守拉格朗日构造 |
5.2.3 控制方程 |
5.3 数值实施 |
5.3.1 弱形式 |
5.3.2 空间和时间离散 |
5.3.3 线性化 |
5.3.4 不可逆约束 |
5.3.5 多级混合自适应网格 |
5.3.6 自适应畸变网格移除策略 |
5.3.7 预应变断裂的求解流程 |
5.4 准静态测试验证 |
5.4.1 非对称双边缺口拉伸测试 |
5.4.2 多裂纹拉伸测试 |
5.5 动态断裂不稳定 |
5.5.1 预应变断裂配置 |
5.5.2 经典模型的失效 |
5.5.3 基于模型P的急速断裂预测 |
5.5.4 两种模型的差异 |
5.6 小结 |
参考文献 |
第6章 聚合物非牛顿流体的数值研究 |
6.1 引言 |
6.2 基本平衡方程 |
6.2.1 连续性方程 |
6.2.2 运动方程 |
6.2.3 能量守恒方程 |
6.3 非牛顿流体的本构模型 |
6.3.1 广义牛顿模型 |
6.3.2 粘弹性模型 |
6.4 数值实施案例 |
6.4.1 控制方程-膜模型 |
6.4.2 稳定化算法 |
6.4.3 空间-时间离散化 |
6.4.4 线性化 |
6.4.5 网格重划分 |
6.4.6 求解流程与验证 |
6.5 小结 |
参考文献 |
第7章 非等温薄膜流延的非线性稳定性分析 |
7.1 引言 |
7.2 材料参数 |
7.3 模型 |
7.3.1 数值模型 |
7.3.3 PTT模型拉伸流变行为 |
7.4 结果与讨论 |
7.4.1 加工参数的影响 |
7.4.2 拉伸流变参数的影响 |
7.4.3 讨论 |
7.5 小结 |
参考文献 |
第八章 总结与展望 |
8.1 总结 |
8.2 展望 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(9)掺砾黏土断裂破坏机制及断裂判定准则研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
主要符号、缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 问题的提出 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 土体抗拉力学特性 |
1.2.2 断裂力学中裂缝类型和断裂模式的分类 |
1.2.3 土体I型断裂研究 |
1.2.4 土体II型断裂研究 |
1.2.5 土体拉剪断裂研究 |
1.2.6 土体压剪断裂研究 |
1.2.7 有待进一步研究的问题 |
1.3 研究内容及技术路线 |
1.3.1 本文主要研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第二章 掺砾黏土I型断裂试验研究 |
2.1 概述 |
2.2 改进的压实土体I型断裂试验方法 |
2.2.1 试样原理 |
2.2.2 试样土料 |
2.2.3 试样制备方法 |
2.2.4 试样加载方法 |
2.2.5 试样建议尺寸研究 |
2.3 掺砾黏土I型断裂韧度K_(IC) |
2.3.1 含水率和干密度对K_(IC)的影响 |
2.3.2 掺砾对K_(IC)的影响 |
2.4 掺砾黏土抗拉强度σ_t |
2.4.1 试验方法及试验方案 |
2.4.2 干密度和含水率对σ_t的影响 |
2.4.3 掺砾对σ_t的影响 |
2.5 掺砾黏土K_(IC)与σ_t的相关性研究 |
2.5.1 本文土料K_(IC)与σ_t的相关性 |
2.5.2 不同压实黏土K_(IC)与σ_t相关性讨论 |
2.6 裂缝尖端微破裂区尺寸(临界尺寸) |
2.7 掺砾黏土张拉断裂评价指标及适用范围 |
2.8 本章小结 |
第三章 掺砾黏土II型断裂试验研究 |
3.1 概述 |
3.2 II型断裂原理分析 |
3.2.1 裂缝加载模式和断裂模式 |
3.2.2 平面断裂问题中裂缝尖端应力场表达式 |
3.2.3 拉伸加载和剪切加载(I型加载和II型加载) |
3.2.4 拉剪加载 |
3.2.5 压剪加载 |
3.3 掺砾黏土剪切盒断裂试验方法 |
3.3.1 试验原理 |
3.3.2 试验加载方法 |
3.3.3 含裂缝试样制备方法 |
3.3.4 断裂韧度计算 |
3.4 掺砾黏土II型断裂试验 |
3.4.1 压剪角对试样断裂模式的影响 |
3.4.2 试样尺寸对掺砾黏土II型断裂性状的影响 |
3.4.3 掺砾黏土K_(IIC)测试建议试样厚度、缝宽比和最大粒径 |
3.4.4 本文K_(IIC)/K_(IC)测试结果与其它材料测试结果对比 |
3.5 考虑实际应力状态的剪切盒断裂试验数值分析 |
3.5.1 剪切盒断裂试验中实际加载中存在的问题 |
3.5.2 剪切盒断裂试验的不同数值模拟方法 |
3.5.3 考虑实际应力状态的剪切盒断裂试验数值模拟 |
3.5.4 剪切盒断裂试验应力强度因子 |
3.6 掺砾黏土II型断裂评价指标 |
3.6.1 II型断裂韧度和抗剪强度的相关性 |
3.6.2 掺砾黏土剪切断裂评价指标 |
3.6.3 不同测试方法得到的II型断裂韧度的区别 |
3.7 本章小结 |
第四章 拉剪应力作用下掺砾黏土张拉断裂机制及断裂准则 |
4.1 概述 |
4.2 复合应力作用下经典断裂判据 |
4.2.1 最大周向应力准则(MTS) |
4.2.2 最小应变能密度准则(S准则) |
4.2.3 最大能量释放率准则(G准则) |
4.2.4 经验断裂准则 |
4.3 拉剪应力作用下掺砾黏土断裂性状 |
4.3.1 试验方法和原理 |
4.3.2 试验方案 |
4.3.3 试验结果分析 |
4.3.4 砾石含量对掺砾黏土断裂性状的影响 |
4.4 现有土体断裂准则的局限性 |
4.4.1 与前人土体拉剪断裂准则对比 |
4.4.2 本文土料经验断裂准则 |
4.5 基于GMTS准则的掺砾黏土张拉断裂机制分析 |
4.5.1 GMTS准则基本原理 |
4.5.2 基于GMTS准则的掺砾黏土断裂行为分析 |
4.5.3 不同断裂试样引起的差异化断裂行为分析 |
4.5.4 拉剪应力状态下T应力的分布规律 |
4.5.5 应力状态和临界尺寸对周向应力分布规律和起裂角的影响 |
4.5.6 拉剪应力作用下掺砾黏土张拉断裂机制及开裂评价指标 |
4.6 本章小结 |
第五章 压剪应力作用下掺砾黏土张拉断裂机制及断裂准则 |
5.1 概述 |
5.2 中心裂缝掺砾黏土试样单轴压缩试验 |
5.2.1 试验方法 |
5.2.2 单向受压条件下裂缝面应力状态 |
5.2.3 试验方案 |
5.2.4 压剪作用下闭合裂缝试样断裂性状 |
5.2.5 压剪作用下非闭合裂缝试样断裂性状 |
5.2.6 起裂角分析及传统理论准则的局限性 |
5.3 闭合裂缝压剪-张拉起裂准则 |
5.3.1 闭合裂缝尖端应力场 |
5.3.2 闭合裂缝压剪-张拉起裂准则 |
5.3.3 压剪闭合裂缝面应力分布规律 |
5.3.4 压剪闭合裂缝尖端周向应力分布 |
5.3.5 压剪闭合裂缝尖端张拉起裂角 |
5.3.6 闭合裂缝压剪-张拉准则合理性验证 |
5.3.7 压剪作用下掺砾黏土中闭合裂缝起裂机制 |
5.4 非闭合裂缝压剪-张拉起裂准则 |
5.4.1 非闭合裂缝尖端应力场 |
5.4.2 考虑裂缝几何特征和T应力的压剪-张拉起裂准则 |
5.4.3 非闭合裂缝面应力分布规律 |
5.4.4 压剪非闭合裂缝尖端周向应力分布 |
5.4.5 张拉起裂角 |
5.4.6 非闭合裂缝压剪-张拉准则合理性验证 |
5.4.7 非闭合裂缝压剪-张拉准则适用范围 |
5.5 本章小结 |
第六章 压剪作用下掺砾黏土剪切断裂准则 |
6.1 概述 |
6.2 压剪-剪切断裂准则 |
6.2.1 围压效应理论存在问题 |
6.2.2 剪切断裂条件判定准则 |
6.3 非闭合裂缝剪切起裂条件分析 |
6.3.1 相对钝化系数η和相对临界尺寸α的影响 |
6.3.2 材料内摩擦角φ的影响 |
6.3.3 侧压力系数λ的影响(围压效应) |
6.4 闭合裂缝剪切起裂条件分析 |
6.4.1 裂缝面摩擦系数μ的影响 |
6.4.2 相对临界尺寸α的影响 |
6.4.3 材料内摩擦角φ的影响 |
6.4.4 侧压力系数λ的影响(围压效应) |
6.5 非闭合、闭合裂缝剪切起裂条件小结 |
6.5.1 非闭合裂缝剪切起裂条件 |
6.5.2 闭合裂缝剪切起裂条件 |
6.6 心墙掺砾黏土裂缝问题分析方法 |
6.6.1 合理性说明 |
6.6.2 掺砾黏土心墙既有裂缝起裂问题分析方法 |
6.7 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
在学期间发表的论文和取得的学术成果 |
一、发表论文情况 |
二、申请专利情况 |
三、参与科研项目情况 |
四、学术交流情况 |
(10)基于裂尖张开位移的面内与面外统一拘束参数及其应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 基于裂尖应力场的拘束参数研究进展 |
1.3 面内与面外统一拘束参数的研究进展 |
1.4 目前研究存在的问题 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 载荷无关的面内与面外统一拘束参数 |
2.1 引言 |
2.2 载荷无关的面内与面外统一拘束参数Ad零的定义 |
2.3 有限元模型和计算方法 |
2.4 结果及讨论 |
2.4.1 不同拘束试样的裂尖张开位移 |
2.4.2 不同拘束试样的A_d*值 |
2.4.3 A_d*征面内面外拘束能力的分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于参数A_d*的宽范围不同几何尺寸试样的拘束表征 |
3.1 引言 |
3.2 有限元计算 |
3.2.1 试样尺寸 |
3.2.2 有限元模型 |
3.3 结果与讨论 |
3.3.1 不同几何尺寸试样的CTOD随J积分的变化 |
3.3.2 不同几何尺寸试样的拘束参数A_d*的有限元解 |
3.3.3 试样几何尺寸对拘束参数A_d*的影响及分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 宽范围不同几何尺寸试样J-CTOD关系中的拘束因子m与拘束参数A_d解 |
4.1 引言 |
4.2 拘束因子m的计算结果与讨论 |
4.3 基于拘束因子m的拘束参数A_d解 |
4.4 本章小结 |
第5章 材料断裂韧性与统一拘束参数A_d*的关联 |
5.1 引言 |
5.2 有限元计算方法 |
5.2.1 延性断裂韧性试样的A_d*计算 |
5.2.2 脆性断裂韧性试样的A_d*计算 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 A508-3钢延性断裂韧性J_c/J_(ref)与A_d*的关联线 |
5.3.2 X80钢的延性断裂韧性J_c/J_(ref)与A_d*的关联线 |
5.3.3 核压力容器A533钢脆性断裂韧性J_c/J_(ref)与A_d*的关联线 |
5.5 本章小结 |
第6章 异种金属焊接接头断裂韧性与统一拘束参数A_d*的关联 |
6.1 引言 |
6.2 有限元计算方法 |
6.2.1 材料与试样 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 非均质焊接接头的裂尖CTOD |
6.3.2 统一拘束参数A_d*与异种金属焊接接头断裂韧性的关联 |
6.4 本章小结 |
第7章 基于A_d*的材料拘束相关的J-R阻力曲线的构建 |
7.1 引言 |
7.2 有限元计算方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 载荷无关的统一拘束参数A_d*的计算 |
7.3.2 拘束相关的J-R阻力曲线的构建 |
7.4 本章小结 |
第8章 总结 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表论文情况 |
四、试样尺寸对Gc和Jc的影响(论文参考文献)
- [1]裂隙泥岩渗透注浆浆液失水效应与扩散特性研究[D]. 金煜皓. 中国矿业大学, 2020(01)
- [2]散粒土管涌侵蚀机理试验研究[D]. 曾超. 重庆交通大学, 2016(04)
- [3]基于细观力学性能的抗裂型沥青混合料研究[D]. 梁何浩. 华南理工大学, 2019(06)
- [4]基于3D打印杨木粉/聚乳酸导电复合材料制备及性能研究[D]. 郭蕊. 东北林业大学, 2020
- [5]水工混凝土工程力学特性的细观力学分析研究[D]. 徐轶. 武汉大学, 2017(06)
- [6]增强体网状分布对SiCp/Al复合材料力学性能影响的有限元模拟[D]. 高翔. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [7]微体积成形零件表面粗糙度影响因素研究及其预测模型构建[D]. 韩娟娟. 山东大学, 2019(02)
- [8]连续体损伤断裂与动力学失稳的数值研究[D]. 田富成. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [9]掺砾黏土断裂破坏机制及断裂判定准则研究[D]. 黄诗渊. 重庆交通大学, 2020(01)
- [10]基于裂尖张开位移的面内与面外统一拘束参数及其应用研究[D]. 杨婷. 华东理工大学, 2020(01)