复合材料非线性及渐进损伤模拟的态型近场动力学方法

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:owenyhz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
纤维增强树脂基复合材料因具有诸多优越的性能而被广泛应用于航空航天等诸多领域,对其力学性能的研究需求也随之日益突出。已有的一些基于经典连续介质力学理论的方法在对复合材料进行建模时,已具备了一定的准确性并被采纳应用于解决工程实际问题。然而在分析不连续问题时传统方法仍然面临着困难和挑战,以积分形式构建运动方程的近场动力学理论(Peridynamic Theory)为解决这方面的问题提供了可能。  本文的研究工作主要围绕复合材料在态型近场动力学(State-based Peridynamics)中的建模方法展开。针对态型近场动力学中的边界效应(Surface effects)进行讨论,并提出态型近场动力学中非局部应变的补偿—修正法,以减轻边界效应的影响。引入经典单参量非线性本构,以确定复合材料态型近场动力学模型中力矢量状态与变形矢量状态之间的关系。在力矢量状态表达式中引入一个含损伤参量的标量函数,以实现损伤在态型近场动力学中的描述。采用动力松弛法作为数值计算方法。  在Microsoft Visual Studio2010平台下开发了适用于复合材料非线性及损伤分析的计算软件。软件主要包含前处理器和求解器,并采用OpenMP及CUDA技术实现多线程并行计算。考虑到GPU并行计算在求解大规模计算问题上的广泛应用,针对近场动力学模型的建模特点,研究了近场动力学模型的GPU并行算法。  对处于纯拉伸、纯剪切位移场作用下的各向同性材料的计算显示,本文提出的补偿—修正法能有效降低边界处物质点应变能的计算误差。对单向复合材料层压板及正交各向异性复合材料层压板受单轴拉伸载荷作用的情况进行数值求解。结果显示,由本模型计算得到的应力—应变曲线与试验数据吻合良好。对中心含孔复合材料板的渐进损伤模拟则表明,本方法模拟的破坏形式与已有研究的模拟结果及实验观察结果一致。本文方法实现了复合材料非线性及渐进损伤在态型近场动力学中的模拟。
其他文献
陶瓷基复合材料是一种耐高温、耐磨损、低密度的高性能新型材料,在航空、航天、兵器、能源等领域具有广阔的应用前景。开展氧化环境下陶瓷基复合材料的力学性能研究对推动陶
学位
如何使机器具有人类的视觉功能,一直是科学工作者们的奋斗目标。近年来,随着计算机技术、图像处理技术、生物医学技术、模式识别技术的发展,机器视觉技术获得了前所未有的发
红外热成像技术越来越成熟,其在医学领域的应用也越来越广泛,因此对医学红外热图像的处理分析方法也越来越受到世人关注,本课题提出利用熵算法对膝关节红外热像图进行分析,最
随着航空航天产业的迅速发展,对飞行器重量、性能、能源消耗等要求不断提高,对材料也提出了更严格的要求。为了降低重量、提高性能,发展高强度轻质合金是最有效的方法之一。铝锂
氢气是一种重要的可再生清洁能源,在工业领域有着广泛的应用。然而氢气易燃易爆,在使用过程中应对其进行严格监控,因此研究氢气传感器具有很重要的意义。在众多类型的氢气传感器中,长周期光纤光栅型氢气传感器具有本征安全、结构简单、体积小、重量轻、抗电磁干扰、能够在恶劣环境下工作等优点,但目前国际上对这种传感器的研究还处于初步阶段。为此,本文以镀钯银合金薄膜的长周期光纤光栅氢气传感器为对象,从理论、制作和实验
近年来,关于设备状态监测与故障诊断方面的研究工作得到越来越高的重视,相关的理论研究也得到迅速发展。支持向量机在解决基于小样本情况的分类问题方面表现出良好的性能。它根据结构风险最小化原则,具有全局最优解,根据有限的样本信息在模型的复杂性和学习能之间寻求最佳折衷,以获得最好的推广能力并能有效地解决“过学习”问题。本文结合转子实验台上模拟的常见故障,采用熵带法对故障振动信号进行特征提取。为了使支持向量机
转子部件一直是近年来研究提高发动机性能的主要对象,其作为工作叶片,容易受到复杂气动载荷的激励而产生强迫振动,引起振动疲劳故障。国内外的研究大多集中于叶片气动响应分
音速喷嘴因稳定性好,价格低等诸多优点,国内外普遍采用其作为标准表,对其它类型的气体流量计进行量值传递。流出系数是衡量音速喷嘴流量特性的重要指标,其值由滞止压力密切相关。本论文基于高压p VTt法气体流量标准装置,就滞止压力对音速喷嘴流出系数的影响开展了系统研究。2014年底,中国计量科学研究院建成一套高压气体流量标准装置,包括高压p VTt气体流量原级标准装置、高压音速喷嘴法气体流量次级标准装置及
月球的开发和利用对人类的发展具有重要的意义,目前世界主要航天国家都已经开展了各自的月球探测计划,掀起了新一轮月球探测高潮。我国也早已启动自己的月球探测计划——“嫦