一、接触问题连续介质理论修正研究（论文文献综述）
吴鹤[1]（2021）在《筒形件强力旋压损伤模型及韧性断裂行为研究》文中进行了进一步梳理旋压成形过程具有典型的连续局部塑性变形特征,在针对薄壁回转体类构件的成形中有着显着优势。但是金属在旋压成形过程中具有高度非线性特征,变形过程非常复杂,在该过程中韧性断裂是旋压成形过程中主要的失效方式之一,这会极大的限制旋压成形工艺的应用。为此,本文采用实验研究、理论分析和有限元结合的方法,对旋压过程中的损伤演化机理进行了深入研究。首先,以现有的GTN（Gurson-Tvergaad-Needleman）修正模型作为基础进一步改进,引入了负应力三轴度及断裂截止面对损伤的影响。然后基于不同应力状态的力学实验对修正后GTN模型中的参数进行校正。基于本文改进的GTN模型对2024-T351铝合金的可旋性进行了模拟,通过模拟与实验最大减薄率的对比可知,基于改进的GTN模型,模拟预测的最大减薄率与实验所得的最大减薄率之间的误差仅为8.36%,从而验证了改进GTN模型在旋压中的适用性。通过改进的GTN模型对2024-T351铝合金可旋性的模拟可知,在启旋阶段,损失只集中在外层单元。随着减薄率的增加,损伤最大值区域会由外层单元向内层单元转变,并最终由剪切损伤过大而诱发裂纹萌生。通过对2024-T351铝合金的旋压实验发现,对多道次旋压每个道次的减薄率进行设计,发现当各个道次减薄率相对较低时,材料在反旋过程中均发生断裂。然而适当增加各个道次中的减薄率时,材料在反旋过程中却未出现裂纹。若进一步加大减薄率,反旋过程材料又发生断裂。以单道次反旋能达到的极限减薄率为对比参考,表明在多道次反旋过程中,材料能达到的极限减薄率与各个道次过程中的减薄率分配密切相关。基于本文提出的GTN改进模型,对旋压过程中不同减薄率下损伤的演变规律进行研究可知,在单道次旋压过程中,其极限减薄率下的断裂是由剪切损伤导致的;在多道次旋压成形过程中,当各个道次分配的减薄率较低时,则旋压过程中产生的裂纹是由孔洞损伤诱发形成的,当减薄率进一步增大后,旋压过程中产生的裂纹转而由剪切损伤诱发形成。通过分析发现,多道次旋压能达到的极限减薄率大于单道次旋压的原因在于,材料经过第一道次旋压变形后,材料发生了加工硬化,而第二道次的相对减薄率较低,导致内层单元受旋轮变形较小,因而使得其剪切损伤未得到充分增长,最终使得多道次旋压工艺下的极限减薄率大于单道次旋压成形工艺。通过分析可知,当把多道次旋压过程中各个道次的减薄率控制在21%左右时,材料在旋压成形过程中的极限减薄率能够达到最大。其次,以Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金为研究对象,先基于热压缩实验采用经典的两段式模型构建了该合金的高温流动应力-应变模型。但这种经典模型没有考虑材料变形过程中的损伤,因此无法预测材料在高温变形条件下的失效情况。通过对材料的热拉伸进行分析可知,在高温变形过程中导致的再结晶会对材料的宏观力学性能产生显着影响。为了构建高温变形条件下Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金的损伤演化机制,本文以Lou提出的解耦唯像模型作为基础,首次通过定义参考Zener-Hollomon值（Z0）构建韧性断裂应变与Z参数之间的关系,同时将影响模型中影响断裂截止面的C值定义为温度与应变速率的函数,从而建立了耦合了再结晶体积分数的高温断裂模型。然后基于连续介质损伤力学框架构建了耦合了再结晶体积分数和损伤断裂的高温本构模型,并将其通过二次开发的方式写入有限元。基于建立的热损伤本构构建了Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金热旋压有限元模型,通过与实验的对比验证了模型在热旋条件下的可靠性。最后,为了更深入了解旋压变形组织特征对材料后续力学性能的影响,本文以热旋后的Ti-6Al-4V合金为研究对象,基于低阶应变梯度塑性理论（CMSG）及连续介质损伤力学框架,构建了介观尺度模型。该模型考虑了由界面带来的强化效应,相较与经典的J2模型能够捕捉到由于第二相尺寸带来的影响,因此具有更高的精度。
蔡瑞环[2]（2021）在《粒料混合过程离散单元模型及数值仿真研究》文中进行了进一步梳理粒料混合是工业生产中比较常见的单元操作,然而至今还不能完全把握其中的颗粒运动规律,因此深入理解粒料的运动规律对控制和优化粒料混合过程有重要意义。随着计算机技术的快速发展,采用离散单元法（Discrete Element Method,DEM）对粒料混合过程进行数值模拟已经成为主要研究手段,但是对工程规模粒料混合的DEM模拟仍受到计算能力的限制。为解决工程中粒料混合的数值仿真瓶颈,本文主要开展的工作如下:（1）建立了适用于工程规模颗粒混合模拟的基于动态网格的离散单元邻居搜索方法（Dynamic Mesh Cell-linked List,DMCL）和基于能量耗散率一致原则的粗颗粒离散单元方法（Coarse-grain Discrete Element Method,CG-DEM）。为提高大规模DEM仿真时计算内存的利用率,本文建立了DMCL方法,该方法在传统邻居搜索算法中引入动态网格,即在有颗粒区域划分较细网格而在无颗粒区域划分较粗网格,然后将该方法应用于工程用螺旋输送机和带输送机的计算中,结果显示采用DMCL方法可以大幅度节约计算内存且不影响计算效率。为了解决大规模稠密流仿真中颗粒数量多、计算量大的问题,本文建立了一种基于能量耗散率一致原则的CG-DEM,并通过相应的模拟和实验验证了该方法的可靠性。研究结果表明虽然采用该方法会损失一定的精度,但可以利用粗颗粒系统来合理地预测原系统的颗粒流动,同时大幅度减少计算中的颗粒数量,大大提高了计算效率。（2）揭示了自由表面流中双组份球形颗粒和单组份椭球形颗粒的扩散机制并分别建立其扩散规律性方程,将其与连续介质模型相结合即可用于预测大规模自由表面流颗粒混合过程。运用Lees-Edwards边界条件,系统地研究了尺寸不同的双组份球形颗粒和单组份椭球形颗粒稠密剪切流中扩散系数与流动参数的关系。研究结果表明扩散系数分别与剪切速率和颗粒特征尺寸的平方成正比,与固含率成反比,随长径比（对椭球而言）的增大先变小后变大。据此分别建立了双组份球形颗粒和单组份椭球形颗粒的扩散规律性方程,比较两者的扩散规律性方程发现它们有较高一致性。采用该方程完善连续介质模型中的扩散模型,可以较准确地预测准静态堆流中颗粒的混合分离过程。（3）将CG-DEM方法用于工程用双螺旋锥形混合器中颗粒混合过程的仿真,揭示了设备结构和操作工况的变化对混合器强制混合效率的影响规律。研究了双螺旋锥形混合器的螺径比、螺旋直径比和公自转速率对其混合效率的影响,主要比较了混合指数、设备功率、设备磨损和能量谱等,并将CG-DEM应用于混合器的仿真。研究表明当混合器的螺径比、螺旋直径比和公自转速率比为某特定值时混合效率最佳。此外,模拟结果显示应用CG-DEM的CG系统可以准确地预测原系统中颗粒流动形态、设备功耗和磨损等。
杨会超[3]（2021）在《基于近场动力学的起重机主梁损伤机理及识别方法研究》文中研究说明作为现代工业的重要设备之一,起重机的运行吨位及速度不断提升,显着地提高了企业的生产能力及生产效率。同时,起重机经常在重载、高使用频率的工作环境下运行,发生事故往往会造成恶劣的影响,其安全性受到越来越多的重视。主梁作为起重机机械结构的关键部件之一,结构复杂且制造工艺繁琐,在运行中长期承受重载和循环冲击载荷的作用,容易产生损伤,甚至引发安全事故。然而,现有的超声波、涡流探伤等局部无损检测方法,不能全面反映起重机械结构及主梁的健康状况,且不具有预先性,难以满足有效识别起重机主梁损伤的需要。因此,迫切需要研究起重机主梁的损伤机理,并结合损伤识别方法,对主梁的损伤进行识别。本论文针对起重机主梁损伤机理复杂,以及现有主梁损伤识别方法存在的不足,通过近场动力学理论建立起重机主梁模型,研究起重机主梁以弹塑性变形、裂纹萌生和扩展为形式的损伤机理,以及在损伤演化过程中出现的应变、应力波等工程可测信号的产生机理与传播特性。并在此基础上,结合信号分析与处理方法,对损伤进行识别,为起重机主梁的结构安全性评估提供依据。论文主要工作如下:（1）对近场动力学的理论及三种数值模型的发展进行对比分析,分别从本构模型、数值计算方法、耦合方法等方面评述了近场动力学理论的研究现状;详细讨论了近场动力学理论在损伤与破坏和弹性波传播方面的应用研究。通过对损伤识别理论与近场动力学理论的系统综述,突出其在损伤识别方面应用的优势。（2）通过构建弹塑性本构关系,提出适用于研究金属材料弹塑性变形的改进近场动力学微极模型,分析金属材料的弹塑性变形及损伤演化;并提出异种材料交界面的近场动力学微极模型,研究焊接结构的弹塑性变形及损伤演化。针对近场动力学微极模型可变泊松比的特点,结合弹塑性力学理论,通过物质点位移计算应变数值,并采用米塞斯屈服理论判断弹塑性变形状态,针对物质点的应变数值采用不同的本构方程来数值模拟金属材料的弹塑性变形,以及损伤演化;同时,通过交界面的等截面复合梁模型,将不同材质的复合键组成“微极梁”,建立异种材料交界面近场动力学微极模型,分析异种材料交界面的弹塑性变形及损伤演化。（3）根据疲劳理论及断裂力学,在近场动力学普通态基模型的基础上提出了基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型。在疲劳裂纹萌生阶段,根据疲劳理论的局部应变法,结合Manson-Coffin公式及疲劳元模型,通过分析初始核心键在循环载荷下的循环伸长率提出了疲劳核心键的剩余寿命公式,得到主梁裂纹萌生阶段的疲劳寿命及损伤位置。在疲劳裂纹扩展阶段,根据疲劳裂纹扩展过程中物质点的键平均伸长率,提出哑点模型定量描述疲劳裂纹扩展路径。针对单裂纹或对称裂纹的简单疲劳损伤形式,提出近场动力学全域虚拟裂纹闭合法,分析疲劳裂纹扩展过程中结构体的应变能释放率及应力强度因子;针对复杂/多疲劳裂纹的损伤形式,提出近场动力学局域虚拟裂纹闭合法来计算裂尖虚拟裂纹闭合区域键的闭合功,从而得到损伤过程中应变能释放率及应力强度因子的变化情况。并针对复合型疲劳裂纹,将应变能释放率与最大周向应力理论相结合,提出疲劳裂纹模式分解方法。（4）采用所提出的近场动力学方法,分析起重机主梁的损伤机理。针对起重机主梁的弹塑性变形及损伤,采用改进后的近场动力学微极模型,分析主梁模型在损伤过程中的应变分布、裂纹长度以及承载力,并模拟含止裂孔工艺的主梁损伤演化,发现存在的初始裂纹容易导致主梁的损伤;针对起重机主梁的焊接结构,采用提出的异种材料交界面微极模型,数值计算主梁焊接结构的损伤演化,分析不同缺陷对焊缝的影响,得到了焊接结构的损伤机理;针对起重机主梁的疲劳损伤,采用基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型,分析主梁模型的疲劳裂纹萌生位置及寿命,分析了不同循环载荷最大值、不同应力比下主梁模型的疲劳裂纹扩展长度与寿命的关系,得到起重机主梁的疲劳损伤机理。（5）以起重机主梁在工作中承受冲击载荷时产生的应变信号为研究对象,提出一种基于近场动力学普通态基模型的主梁应变模态损伤识别方法。根据近场动力学普通态基模型,建立了起重机主梁的三维模型,模拟主梁在工作冲击载荷下的应变信号,并结合机械振动理论,得到主梁模型的应变模态;计算应变模态得到主梁上均布节点的差分曲线,并通过构建损伤位置敏感系数,实现损伤位置的识别;同时,利用损伤位置局部的应变模态差分数据建立ARMA模型,通过模型的预测功能得到主梁损伤节点在未损伤情况下的应变差分数据,从而通过构建的损伤程度系数来定量识别主梁结构的损伤程度。最后,通过起重机主梁模型的应变模态测试实验,对所提出的主梁损伤识别方法进行验证。
许玲玲[4]（2020）在《杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用》文中进行了进一步梳理杆件结构在实际工程中应用广泛,如框架结构、大跨空间结构、桥梁结构等。该类结构的力学行为主要包括:几何非线性行为、材料非线性行为、静动力行为、节点半刚性行为、断裂行为、接触碰撞行为等以及由以上行为构成的复合行为,如结构的局部破坏或连续性倒塌破坏等。现有数值计算方法准确处理单一结构力学行为已是一项困难的工作,若在此基础上再耦合多种行为会变得更加复杂。因此,为了对结构力学行为进行简单而精确的描述,本文以杆系离散单元法为分析手段,发展了适用于杆件结构的接触单元（如杆单元、梁单元等）,提出了一系列杆件结构力学行为的定量化模拟计算方法,包括弹性行为、弹塑性行为、强震倒塌模拟、半刚性节点模拟等。现有研究成果中均假定杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧仅用于描述纯剪力引起的纯剪切变形,然而杆件结构通常长细比较大,可忽略剪切变形的影响,即根据弯曲梁理论认为切向位移（即挠度）是由剪力产生的弯曲变形引起,并非由剪力产生的截面剪切变形引起。因此,基于上述假定推导出的接触单元切向接触刚度系数无法用于杆件结构问题的求解。本文针对该问题重新定义了切向弹簧,并根据能量等效原理系统推导了各方向上接触刚度系数的计算公式。以此为基础,详细阐述了杆系离散单元的基本假定和概念,推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的杆系离散单元基本公式,为复杂结构力学行为模拟提供严谨的理论支撑。杆系离散单元法中几何非线性问题和动力响应的求解会自动包含在颗粒的运动控制方程中,是一个自然过程,无需特殊处理。基于此特征,文中构建了杆件结构静、动力弹性行为分析的统一计算框架,进一步细化了杆系离散单元模拟结构弹性行为时遇到的问题。详细给出了静、动力荷载的施加方式,并构造了动力荷载下杆系离散元的阻尼模型。对若干二维、三维杆件结构进行静、动力弹性非线性行为分析,这些行为包括几何大变形、大转动、阶跃屈曲、分叉、动力响应等,验证了杆系离散单元模拟杆件结构静、动力弹性非线性行为的优势及有效性。对于材料非线性问题,本文基于杆系离散单元塑性铰法提出了杆系离散单元精细塑性铰法,该法通过切线模量和截面刚度退化系数近似考虑残余应力对接触单元刚度的削弱。分别建立了两种杆系离散单元弹塑性分析方法的计算理论,包括屈服准则、弹塑性接触本构模型、加卸载准则以及内力超过极限屈服面后的修正方法。若干算例（包括桁架、简单梁、平面框架、空间框架以及单层网壳结构）的静力弹塑性行为分析表明,杆系离散单元精细塑性铰法可近似考虑构件的塑性发展,其计算精度明显高于塑性铰法,且不会显着增加杆系离散单元的计算量;当材料为理想弹塑性、截面分布塑性不明显时,相比于塑性区法,采用杆系离散单元精细塑性铰法“性价比”更高。为了定量化精确求解多点激励下大跨空间钢结构的倒塌破坏问题,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法。建立了可考虑地震作用应变率效应的弹塑性接触本构模型,实现了杆系离散单元法的多点激励,初步建立了杆系离散单元法的并行计算技术。以一个缩尺比为1/3.5的单层球面网壳振动台试验模型为计算对象,完成了多点激励下结构的倒塌破坏全过程定量化精确仿真。此外,该倒塌试验也可用于标定杆系离散单元法进行结构连续性倒塌分析时所采用的关键结构参数。进一步对梁柱节点的半刚性行为进行模拟,提出了一种能够有效进行具有半刚性节点的钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,并推导了可考虑半刚性连接的弹塑性接触本构模型。该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。梁柱节点的半刚性行为通过虚拟的弹簧单元进行模拟,该弹簧单元以线性分配的方式将梁柱节点的半刚性特性量化到与之相邻的接触单元各方向刚度,进而根据能量等效原理得到了上述接触单元刚度的修正公式,并通过独立强化模型捕捉结构的滞回性能。通过多个经典算例验证了所提方法的正确性和适用性,且系统研究了半刚性连接钢框架的几何非线性、阶跃屈曲、材料弹塑性、动力响应、断裂等多种结构力学行为。通过理论推导、大量经典数值算例、大型振动台试验校核以及程序编写表明,杆系离散单元法具有较强的精确性、通用性和稳定性。本文实现了杆件结构研究领域中诸多非线性和非连续结构力学问题的定量化仿真与分析,完善和推进了杆系离散单元法理论体系的形成,为杆件结构的复杂力学行为研究提供了强有力的技术支撑和手段。同时,杆系离散单元法作为一种崭新的数值分析方法,要将其推向实际工程应用或设计人员仍存在很多可改进和开发的空间。综上,本文的主要创新点如下:（1）文中重新定义了杆系离散单元法中接触本构模型的切向弹簧,并严谨推导了面向轴力杆单元、平面梁单元以及空间梁单元的各方向上接触单元刚度系数的计算公式,进而将杆系离散单元法的计算理论系统化;（2）提出了杆系离散单元精细塑性铰法,其可近似考虑构件的塑性发展,补充了杆系离散单元法的弹塑性计算理论;（3）多点激励下单层球壳强震倒塌破坏全过程定量化精确仿真的振动台试验校核。从计算方法、地震动多点输入荷载施加及计算效率三方面对杆系离散单元的计算理论进行修正,提出了结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法,有助于该法在结构连续倒塌模拟中的推广和应用;（4）提出了一种能够有效进行半刚性钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法,该法可同时考虑结构的几何非线性、材料非线性以及梁柱节点连接的半刚性非线性。杆系离散单元法中零长度弹簧单元并不直接参与计算,且修正后的接触单元刚度矩阵可直接代入下一步计算,过程简单易行。研究成果进一步体现了杆系离散单元法处理强非线性和非连续问题的优势。
薛斌[5]（2020）在《沥青混合料细观力学特性与演化行为研究》文中提出现阶段对沥青混合料的力学行为研究多忽略或简化其微细观结构特性,采用连续介质理论与宏观现象学试验方法建立其力学性能模型,但这些研究方法在建立内部结构、组成与宏观力学性能之间的联系以及揭示由于材料非均质性导致的局部损伤破坏机理方面存在着较大的局限。本文基于沥青混合料的颗粒物质属性和多尺度研究背景,利用颗粒物质力学理论、图像处理技术、随机算法技术、离散元数值模拟方法以及相关室内试验,对沥青混合料集料颗粒堆积特性以及不同温度域下粘弹性、塑性永久变形以及断裂三个重要宏观力学性能进行仿真,在实现对性能有效预测的同时,从无粘结颗粒体系和有粘结颗粒体系的细观颗粒相互作用对沥青混合料细观力学特性与演化行为进行深入研究,初步在非连续介质力学范畴构建了沥青混合料多尺度力学体系。主要工作和得到的主要结论如下:（1）综合采用亮度转换、分水岭分割、形态学运算、Canny边界识别以及像素识别的图像处理技术,建立了沥青混合料真实细观结构模型;基于Monte Carlo理论和随机多面体集料颗粒模型生成方法重构了沥青混合料随机细观结构模型,为其力学仿真提供了全自动的建模方案。（2）研究摩擦、干涉、级配以及振动效应对沥青混合料集料颗粒堆积结构影响后发现:摩擦系数增大,堆积密度和配位数不断减小而后趋于稳定,径向分布函数RDF呈现无序波动特征,RDF第二个峰的峰值与堆积密度有关;二元颗粒堆积密度演化与粒径比和体积分数有关,大小颗粒相互干涉作用在主导体系转换点附近最强;级配堆积体系中接触力链数量、占比、平均力以及关键粒径与级配类型和最大公称粒径有关;提出了一种基于细观强弱力链的沥青混合料骨架评价方法和主骨架颗粒参与率（PRMSP）指标,发现OGFC骨架显着程度要大于SMA和AC,随着公称最大粒径降低,各混合料的PRMSP值均增大;振动的应力幅值和频率综合影响堆积密度变化速度、波动程度以及稳定时的堆积密度,二者应控制在一合理区间。（3）建立以线性模型、伯格斯模型以及修正伯格斯模型分别赋予集料内部接触、砂浆内部接触、集料/砂浆界面接触的沥青混合料细观粘弹性力学模型,有效预测了混合料的动态模量和相位角;常温粘弹态下混合料内部力链发展具有非连续性,集料内部接触力链全为压力链,沥青砂浆内部以及集料/砂浆界面接触力链以压力链为主,但存在部分拉力链;集料单元内部的最大接触力最大,界面次之,而砂浆单元内部最小;集料的细观力学响应速度要大于沥青砂浆的力学响应速度;集料的长径比及取向对混合料动态模量和相位角有综合影响效应;随着针片状集料含量和空隙体积分数增大,沥青混合料动态模量下降。（4）采用集料Clump模型和时温等效原理,建立虚拟蠕变试验和虚拟车辙试验,有效预测了混合料塑性力学性能;虚拟车辙试验过程混合料细观位移场有向水平两侧扩散趋势,荷载作用边缘有明显的颗粒向上运动趋势,砂浆的最大位移均要大于粗集料的最大位移,揭示了车辙局部隆起变形和泛油机制;AC-13颗粒单元水平扩散范围以及最大位移均大于SMA-13;级配骨架主要在荷载作用后期发挥作用;局部车轮荷载作用下混合料内部以压力链为主,拉力链主要集中于边缘区域,试件中部的拉力链主要呈开口向上弧形分布特征;集料颗粒xy、xz、yz平面平移角度α、β、γ主要集中于0～40°、70～90°、以及80～90°区间;集料平均旋转角度与混合料永久变形发展规律基本一致;高温条件下集料颗粒构成混合料传力主骨架;采用多面体粗集料的沥青混合料高温性能优于采用椭球形和球形粗集料的混合料;针片状粗集料含量的增多,混合料动稳定度先增大而后减小。（5）利用SCB试验,提出了基准临界应变能低温抗裂性能评价新指标,发现公称最大粒径对混合料抗裂性能的影响要显着于级配类型的影响,且公称最大粒径越小,混合料的抗裂性能越好;建立了沥青混合料细观开裂力学模型,采用双线性内聚力细观接触模型模拟裂纹的萌生和扩展;SCB试件内部的接触压力链主要集中于试件的顶部和底部,而接触拉力链主要集中于试件切口尖端,拉应力是导致沥青混合料SCB试件开裂的主要原因;微裂纹主要出现在沥青砂浆以及砂浆与集料界面,微裂纹通常沿集料边界发展;部分切口尖端处的集料颗粒单元由于拉应力集中也会发生开裂破坏;随着温度的降低,微裂纹的萌生位置将可能从集料与砂浆界面单元转移到集料单元;粗集料的抗拉强度对混合料峰值荷载和破坏形式均有显着影响。
温玥[6]（2020）在《基于韧性损伤力学的金属塑性成形研究及其数值模拟》文中进行了进一步梳理从力学的观点来看,金属塑性成形是一个包含材料非线性、接触非线性以及不断变化的边界条件等诸多因素的动态摩擦接触问题。由于在成形过程中材料受到复杂因素的影响,出现损伤、断裂、疲劳、磨损和腐蚀等力学行为所引起的材料破坏现象,严重的影响了产品的承载能力。而如何能够准确的鉴定和评估材料的性能和质量,预测其失效和破坏的过程,并合理的对所设计对象进行修改和优化则成为了目前首要解决的问题。本文旨在以理论分析、试验研究以及有限元模拟相结合的方法探讨金属材料在塑性成形过程中的力学行为和损伤失效机制。另外,通过本文介绍的方法应用于实际生产实践中,可为企业改进优化生产工艺参数提供理论依据。本文的主要研究工作如下:（1）基于Lemaitre各向同性损伤模型理论,编写用户材料子程序UMAT,并嵌入ABAQUS/Standard的接口中,可以有效的针对金属板材（SS400）的反挤压成形过程进行有限元隐式求解。在数值模拟的过程中,采用mesh-to-mesh网格重划分技术对应力应变集中区域的网格进行重划分,使得在大变形过程中畸变的网格通过数值转换得到规律的网格,以实现计算的收敛性并加强对局部计算精度的控制。计算结果表明,损伤的集中区域为材料与凹模刃口接触的流出方向的狭长区域,并随着凸模压加量的增加以及凹模刃口半径的减小而急剧上升。（2）考虑到AZ31B镁合金材料的各向异性特性和对成形温度的高度敏感性,将各向异性损伤模型引入到有限元程序框架中,对AZ31B镁合金管材在不同温度下热态内压成形过程进行模拟,并对其材料损伤演化规律及破坏形式进行预测。在对其数值模拟过程中,将Barlat各向异性屈服准则与Lemaitre各向异性损伤理论编入商业有限元软件ABAQUS的用户材料子程序VUMAT中,计算得到管材环向和轴向的损伤量。结果表明环向损伤量通常大于轴向损伤量,是影响其失效判据的主要因素,且通过提高成形温度和优化加载路径方式,可以有效的减缓材料的损伤演化进程并提高试件的成形质量。设计并完成相关管材热态内压试验,验证了数值模拟结果的有效性。（3）为了全面了解镁合金在塑性成形过程中材料的损伤演化及破坏机制,以宏观损伤力学和细观损伤力学理论为基础,分别依据M-K损伤模型理论,连续介质各向异性损伤模型理论和GTN细观损伤模型理论,对AZ31镁合金板材的温热冲压成形过程进行有限元数值模拟。在数值模拟过程中,分别将Hill48和Yld2000-2d各向异性屈服准则引入到材料的本构方程中,以体现AZ31镁合金板材在成形过程中所表现出的各向异性特性。通过编写用户材料子程序VUMAT将损伤模型嵌入到商业有限元ABAQUS/Explict的接口中,应用显式求解器求解并得到AZ31镁合金板材在温热冲压过程中的成形极限图和轧向、横向的损伤演化情况以及成形过程中的孔洞百分比等数据,验证金属材料塑性成形过程中的由于微孔洞形核、增长和微孔洞的聚合、串联所引起的材料失效的韧性损伤机制。
王文超[7]（2020）在《基于宏观尺度和细观尺度的金属粉末模压成形数值模拟研究》文中研究表明铜铝合金具有强度高、耐热性能好以及加工性能优良等特点,目前已广泛应用于汽车、航空航天、电子信息、机床等众多领域。由于铜铝合金的熔点高,结晶温度区间宽,因此经常采用常规粉末冶金方法来合成铜铝合金。模压成形技术是粉末冶金第二步,是通过对粉末材料施加压力使之具有一定尺寸、形状和强度的制备工艺方法,具有高效率和低成本的优势,在制备金属燃料推进剂、粘结炸药以及医药等领域受到高度重视。本文主要通过实验与数值模拟的方法分别从宏观尺度和细观尺度对金属粉末的模压致密过程进行分析研究。本文首先从宏观尺度通过实验和基于连续介质力学的有限元法对铜铝复合金属粉末模压过程中不同压制参数对压坯相对密度和等效Mises应力分布的影响进行分析。通过对铜铝复合金属粉末的模压实验,得出了不同压制力与压坯平均相对密度的关系,并验证了数值模拟中选取的修正的Shima模型的有效性和计算结果的正确性。在此基础上,分析了复合金属粉末不同初始堆积密度、金属配比、压制力、模具内壁面粗糙程度、保压时间以及高径比对压坯性能的影响,给出了提升复合金属粉末压坯致密性和降低压坯等效Mises应力的压制方法,并提出了考虑摩擦系数影响的基于Van Der Zwan-Siskens经验公式的压制方程,能更加直观反映在不同模具粗糙程度时,压坯的致密性能与压制力的关系。为了进一步从细观尺度揭示金属粉末模压成形的致密机理,采用基于Verlet算法的离散单元法与有限元耦合的方法对金属粉末压制过程进行模拟计算,分析了纯铜金属粉末颗粒以及铜铝复合金属粉末颗粒在相同粒径尺寸、固定粒径比以及不同离散程度的正态分布规律时压坯平均相对密度、颗粒内部等效Mises应力和颗粒之间力链结构的变化规律,讨论了压制力、颗粒堆积结构、铝金属颗粒含量以及模具内壁面摩擦系数的影响。研究结果表明,相同粒径以及固定粒径比的纯铜金属粉末规则排布时,颗粒之间接触法向力主要位于同相邻层颗粒的接触面上,与同层颗粒之间较小。在相同模压条件的复合金属粉末颗粒压制中,颗粒堆积结构在压制中后期对压坯的平均相对密度影响很小,但“硬质”金属颗粒在压坯内分布越分散,且周围“软质”金属颗粒数量越多,越能削弱“硬质”金属颗粒之间的力链结构影响,降低对成形致密过程的阻滞作用,并使得压坯内部应力集中现象减弱。而随着“软质”金属铝含量的增加,压坯的致密性能提升,“硬质”金属颗粒内部的等效Mises应力明显高于“软质”金属颗粒。除此之外,压制力在一定范围内,粉末颗粒粒径离散程度越高,粒径尺寸相差越大,压坯的致密性越好,平均相对密度越高。但是当压制力继续升高时,粒径尺寸的影响减弱。模具内壁面摩擦系数的不同仅对与其相接触的颗粒有较大影响,摩擦系数越大,颗粒内部的等效Mises应力分布梯度越大,但是对远离模具内壁面的粉末颗粒的应力变化几乎没有影响。
段晓梦[8]（2020）在《非饱和土的六相模型与广义应力框架》文中进行了进一步梳理对于成分复杂且宏观离散的岩土材料,不能简单借鉴单相连续介质力学中的应力定义,因而Terzaghi提出了饱和土有效应力原理,被誉为现代土力学的基石。但拓展至非饱和土时,碍于复杂的相间作用,有效应力原理面临诸多挑战,迄今仍是土力学研究的热点问题。为探寻非饱和土中具有明确物理本质的应力体系,首先从合理建模入手,将非饱和土细分为土颗粒、胶结物质、固态孔隙水、液态孔隙水、收缩膜和孔隙气,提出了非饱和土6相模型,明确了饱和与非饱和土的本质区别是承载结构和孔隙流体相数的差异,而两者的承载结构分别是广义土骨架和广义土结构。基于承载结构的共性,定义了一组能够定性表征结构特点的指标体系,称为广义结构性。进一步,逐一分析孔隙流体、固态水、胶质和收缩膜对颗粒骨架的力学作用机理,为建立广义应力框架奠定了基础。基于6相模型,将土分为承载结构与孔隙流体,采用分相平衡分析法,论证了Terzaghi和Bishop有效应力公式的本质是应力关系公式,即用于混合单相模型和多相介质模型的两套应力指标间的置换关系,其中有效应力的物理意义是荷载土骨架应力,而中性应力的物理本质是孔压应力;若仅考虑外荷载的影响,则传统有效应力公式可理解为承载结构和孔隙流体对外荷载的分担关系。由于中性应力具有明确的物理意义,因而无论饱和与否,有效应力公式均为总应力、有效应力和中性应力的关系,并不涉及净应力、基质吸力和吸应力等概念。但应力关系公式仅能反映外部荷载的作用,荷载土骨架应力亦非控制土体强度与变形的唯一应力。鉴于应力关系公式仅能体现孔隙流体相数差异,因此,定义了粒间预应力,用以描述土体承载结构的差异,其是固态水、胶质和收缩膜3相提供的粒间联接作用的宏观统一表征。将粒间预应力与应力关系公式相结合,得到了具有明确物理意义的广义应力框架,能够统一考虑内、外部因素对土体力学性质的影响。此后,分析了中性应力的力学作用机理,归纳总结了非饱和土中全部应力指标的物理本质,进而揭示了真正控制土体强度与变形的“有效应力”是土骨架总应力:对于仅考虑机械荷载的静态问题,其包括自重、外荷载、孔隙流体压强和粒间联接作用所分别引起的重力土骨架应力、外力土骨架应力、压强土骨架应力和粒间预应力。最终,提出了以广义应力框架为核心的非饱和土广义应力原理,分析了 Mohr-Coulomb强度参数与土体相间作用机理的内在联系,给出了基于广义应力框架的抗剪强度公式。
李小娟[9]（2020）在《水平荷载下海上风电大直径钢管桩-土相互作用研究》文中进行了进一步梳理随着传统能源领域带来的污染问题日益显着,提高清洁能源的比重,重点发展海上风电项目,是目前能源领域的长期发展目标,在中国乃至世界范围内具有重要的战略性意义。大直径钢管桩基础作为海上风机最主要的基础形式,在海上风电项目中得到广泛的运用。然而,传统的桩基设计方法与理论运用于水平荷载条件下海上风电大直径钢管桩的设计中会存在诸多问题,根本原因在于以往的理论方法和力学模型无法全面地反映大直径桩的桩-土相互作用机理。因此,提出合理桩-土作用力学模型,建立适用于实际工程的各项土抗力计算方法,具有重要的理论意义与实用价值。本文依托国家自然基金项目（51678145）、国家重点研发计划专项项目（2017YFC0703408）,基于能量原理的变分法进行编程计算,研究多层土中海上风电大直径钢管桩的桩-土相互作用计算问题;对比现场工程试验、文献案例以及FLAC3D数值模拟结果,验证理论模型在海上风电钢管桩应用的合理性;提出小变形条件下桩周各土抗力的修正计算方法。主要研究内容及结论如下:（1）修正基于能量原理提出了水平荷载作用下大直径柔性钢管桩的桩-土作用力学模型计算方法。首先在原有理论框架基础上,对土体弹性模量的取值方法进行了扩展;改进了土体域位移假设函数,提出了同时考虑竖向荷载与水平荷载的变分法;获得柔性桩桩侧的水平土抗力及桩身附加力矩表达式;将理论计算结果与实测结果及FLAC3D结果吻合较好;理论上证明了小变形条件下竖向荷载及桩内部土芯的存在对桩身水平响应的影响可忽略。（2）修正基于能量法的水平荷载作用下大直径刚性钢管桩的桩-土作用力学模型计算方法。采用Timoshenko梁单元模拟刚性桩和半刚性桩;引入土体域三维位移假设,考虑土层沿深度方向的位移;改进了土体域位移假设函数,提出同时考虑竖向荷载与水平荷载的变分法解法;选取典型刚性沉井基础工程实例,分析沉井水平变位、转角、内力以及井周水平土抗力和附加弯矩,计算结果与实测结果及FLAC3D模拟结果进行对比,验证其正确性;揭示了桩侧土体三维方向位移分布规律;对比了采用刚性梁、Euler-Bernoulli梁及Timoshenko梁的结果,发现Timoshenko梁理论能更好地模拟超大直径深基础的-土相互作用,建议该力学模型适用于长径比大于1.7的圆形深基础。（3）研究了水平受荷大直径柔性钢管桩周土抗力及影响因素。深入分析桩土参数及水平加载位置对柔性桩的水平响应的影响;给出了柔性桩的桩周水平土抗力和桩侧附加力矩表达式,研究了各项土抗力对桩整体水平承载特性的影响比重;结果表明桩侧水平土抗力在总的水平土抗力中占主导因素,其中层间剪切作用的影响可达到总水平土抗力的33%左右;桩侧附加力矩、桩端水平土抗力和桩端力矩的贡献较小。（4）研究了水平受荷大直径刚性钢管桩周各项土抗力及影响因素。分析桩土参数及水平加载位置对刚性桩的水平响应的影响;给出刚性桩水平土抗力、桩侧附加力矩、桩端水平抗力及抵抗力矩的理论表达式,系统性地研究了各项作用力对桩整体水平承载特性的影响比重;表明桩侧水平土抗力在总的土抗力中占主导因素,其中土层层间剪切作用对水平土抗力的影响达到20%左右。（5）得出桩周各项作用力初始刚度的修正表达式,修正了桩-土作用多弹簧力学模型。对以p-y曲线等为代表的地基反力法的初始刚度进行修正,取典型柔性桩和刚性桩的工程实例,验证初始刚度修正公式的合理性;本文也对风机自振频率进行了验算,验证了该模型计算风机整体自振频率的正确性。
茹雁云[10]（2019）在《基于近场动力学的超导块材及复合线材断裂行为的理论研究》文中指出超导材料所具有的零电阻等优异的电磁特性使其广泛地应用于电力传输、核聚变反应堆等工业领域。超导材料及其大型结构在长期服役过程中处于极低温、大电流和强磁场等极端多物理场的环境下,材料内部承受巨大的电磁体力和温度应力的共同作用,较大的力学载荷极易造成超导材料的开裂甚至破坏,给磁体结构带来了巨大的安全隐患,同时其内部的局部材料属性呈现出高度的非均匀性,导致其在多场作用下表现出复杂的力学行为。因此,超导材料的力学特性已经成为超导结构稳定安全运行时所关注的核心问题,如何描述超导结构在电磁-热耦合场中的断裂演化和接触等行为是超导应用的关键。本论文主要基于近场动力学方法针对超导块材及复合线材的电磁和力学行为展开了定量研究,探讨了超导块材在脉冲场磁化过程中的变形和破坏,给出了复合线材内部的裂纹扩展以及在外磁场下的接触及性能退化。首先,结合H方法和近场动力学理论模拟了超导块材的断裂过程,给出了孔洞、交叉裂纹以及多个夹杂物对裂纹扩展路径的影响。基于H方法的有限元模型得到了含缺陷GdBCO超导块材在脉冲场磁化过程中的电磁力。在裂纹尖端附近的区域内会出现显着的电磁力集中现象。利用键基近场动力学方法分析了超导样品中的动态力学行为和脆性断裂,得到了超导块材在磁化过程中的位移分布情况,同时预测了裂纹的萌生和动态传播路径。其次,考虑到脉冲场磁化过程中的热量传递,研究了超导块材在电磁-热耦合场中的断裂行为。利用H方法和热传导方程建立电磁-热耦合模型获得了含缺陷超导块材中的电磁体力和温度应力。基于常规态基近场动力学理论,结合断裂力学中关于J积分的求解方法,分析了磁化过程中应力强度因子的变化规律,预测了超导块材的裂纹传播路径,讨论了偏心裂纹、不锈钢环、孔洞以及夹杂物对超导块材力学稳定性的影响。再次,在常规态基近场动力学方法的运动方程中引入局部阻尼,研究了卢瑟福电缆中超导股线在准静态加载过程中的弯曲变形和断裂行为。基于互作用积分法来求解复合型裂纹的应力强度因子,将准静态问题的数值结果与已有模型的结果进行对比验证其准确性,还验证了准静态问题下的裂纹扩展路径,得到了超导股线在弯曲过程中的位移分布和应力分布,计算了裂纹尖端的应力强度因子,预测了裂纹的萌生与扩展路径,模拟了超导股线在横向压缩过程中的损伤分布。最后,分析了CICC导体中超导股线在横向电磁载荷作用下的性能退化问题。根据CICC导体的特殊结构,基于TEMLOP和FEMCAM模型建立三维螺旋模型计算了不同位置的股线所积累的接触力,利用圆柱体的二维不完全接触模型给出了接触力作用下的挤压变形和最大伸长线应变,讨论了不同接触角度和不同层数对股线压痕深度的影响,借助其他文献的相关数据对压痕深度所导致的超导性能退化做了一定的讨论。
二、接触问题连续介质理论修正研究（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、接触问题连续介质理论修正研究（论文提纲范文）
（1）筒形件强力旋压损伤模型及韧性断裂行为研究（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 损伤力学模型研究 |
| 1.3 解耦损伤模型 |
| 1.3.1 经验模型 |
| 1.3.2 孔洞长大模型 |
| 1.3.3 高温韧性断裂准则 |
| 1.4 耦合损伤模型 |
| 1.4.1 连续介质损伤模型 |
| 1.4.2 细观力学损伤模型 |
| 1.5 旋压成形韧性断裂研究现状 |
| 1.6 组织与性能定量关系的研究方法 |
| 1.7 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料及研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 室温韧性断裂试验 |
| 2.3 高温力学性能测试试验 |
| 2.4 Ti-6Al-4V合金筒形件力学性能测试试验 |
| 2.5 强力旋压实验设计 |
| 2.5.1 2024-T351 铝合金筒形件可旋性实验 |
| 2.5.2 2024-T351 铝合金多道次筒形件反旋试验 |
| 2.5.3 Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金热旋可旋性实验 |
| 第3章 低应力三轴度下的GTN模型修正及可靠性评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 筒形件可旋性试验结果及有限元模型的建立 |
| 3.3 现有的GTN剪切修正模型在旋压成形下的适用性评估 |
| 3.3.1 Xue的剪切修正模型 |
| 3.3.2 Malcher的剪切修正模型 |
| 3.3.3 Zhou的剪切修正模型 |
| 3.3.4 Jiang的剪切修正模型 |
| 3.3.5 现有剪切修正模型在旋压中的适用性评估 |
| 3.4 GTN模型的修正 |
| 3.5 修正GTN模型的数值实现方法 |
| 3.5.1 求解数值积分流程 |
| 3.5.2 修正GTN模型的验证 |
| 3.5.3 模型参数校订 |
| 3.6 修正GTN模型在筒形件可旋性试验中的验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于修正GTN模型的冷强旋损伤演化规律及断裂机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 筒形件强力旋压实验及有限元模型的建立 |
| 4.2.1 筒形件强力旋压试验设计及结果 |
| 4.2.2 筒形件强力旋压的有限元模型 |
| 4.3 2024-T351 筒形件强力旋压模拟结果 |
| 4.3.1 单道次旋压模拟结果 |
| 4.3.2 多道次强力旋压模拟结果 |
| 4.4 2024-T351 筒形件强力旋压断裂机理研究 |
| 4.4.1 单道次与多道次旋压过程中内变量演化规律的对比分析 |
| 4.4.2 筒形件多道次旋压断裂机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于连续性介质损伤力学的热旋压损伤建模及断裂行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 损伤建模 |
| 5.3 Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金流变应力模型 |
| 5.3.1 热压缩实验分析 |
| 5.3.2 流动应力模型的建立 |
| 5.3.3 流动应力模型参数的确定 |
| 5.4 Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金热变形耦合损伤建模 |
| 5.5 数值积分算法 |
| 5.5.1 弹性预测 |
| 5.5.2 塑性修正 |
| 5.6 热损伤参数校正 |
| 5.7 热损伤模型在旋压中的应用 |
| 5.7.1 筒形件热旋压可旋性实验 |
| 5.7.2 热旋压可旋性模拟结果及验证 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 基于应变梯度-损伤耦合模型的旋压组织细观力学行为研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 CMSG理论及其在有限元中的实现 |
| 6.2.1 CSMG应变梯度本构 |
| 6.2.2 α_p相损伤建模 |
| 6.2.3 CMSG理论的数值实现方法 |
| 6.3 Ti-6Al-4V合金旋压件力学性能测试 |
| 6.4 基于微观结构的有限元建模 |
| 6.4.1 周期性边界条件及均匀化方法 |
| 6.4.2 材料属性 |
| 6.5 CMSG模型与传统塑性理论模型的对比 |
| 6.6 旋压纤维化组织对材料性能的影响 |
| 6.7 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 |
（2）粒料混合过程离散单元模型及数值仿真研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 粒料混合问题的背景概述 |
| 1.2 离散单元模型概述 |
| 1.2.1 DEM发展现状 |
| 1.2.2 DEM仿真存在的问题 |
| 1.3 工程中粒料混合过程数值仿真研究概述 |
| 1.3.1 粒料自由表面流混合研究现状及存在的问题 |
| 1.3.2 粒料强制混合研究现状及存在的问题 |
| 1.4 本文的研究内容及章节安排 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 研究内容及章节安排 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 2 高效DEM仿真模型和算法 |
| 2.1 离散单元法 |
| 2.1.1 颗粒形状方程 |
| 2.1.2 运动控制方程 |
| 2.1.3 接触模型及接触参数计算 |
| 2.1.4 DEM计算流程 |
| 2.2 基于动态网格的离散单元cell-linked邻居搜索方法 |
| 2.2.1 DMCL方法介绍 |
| 2.2.2 数值计算算法及流程 |
| 2.2.3 工程应用模拟验证 |
| 2.3 基于能量耗散率一致的粗颗粒方法 |
| 2.3.1 CG-DEM模型 |
| 2.3.2 模型模拟验证 |
| 2.3.3 模型实验验证 |
| 2.3.4 转鼓转速的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 粒料自由表面流扩散机制研究 |
| 3.1 Lees-Edwards边界条件 |
| 3.2 双组份球形颗粒扩散机制 |
| 3.2.1 模拟工况 |
| 3.2.2 双组份球形颗粒的扩散系数 |
| 3.2.3 剪切速率对扩散系数的影响 |
| 3.2.4 颗粒尺寸对扩散系数的影响 |
| 3.2.5 固含率对扩散系数的影响 |
| 3.2.6 扩散一般性方程 |
| 3.2.7 摩擦系数和弹性恢复系数的影响 |
| 3.3 双组份球形颗粒扩散规律性方程在大规模堆流中的应用 |
| 3.3.1 准静态堆流模型建立 |
| 3.3.2 模拟和理论结果对比 |
| 3.4 单组份椭球形颗粒扩散机制 |
| 3.4.1 椭球形颗粒模型 |
| 3.4.2 模拟工况 |
| 3.4.3 椭球长径比对运动的影响 |
| 3.4.4 单组份椭球扩散系数 |
| 3.4.5 剪切速率对扩散系数的影响 |
| 3.4.6 颗粒尺寸对扩散系数的影响 |
| 3.4.7 颗粒长径比和固含率对扩散系数的影响 |
| 3.4.8 扩散一般性方程 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 双螺旋锥形混合器强制混合研究 |
| 4.1 双螺旋锥形混合器 |
| 4.2 颗粒混合实验验证 |
| 4.3 叶片结构对双螺旋混合器的影响 |
| 4.3.1 模拟工况 |
| 4.3.2 螺径比及螺旋直径比对混合的影响 |
| 4.3.3 设备功率比较 |
| 4.3.4 设备磨损比较 |
| 4.4 操作工况对双螺旋混合器的影响 |
| 4.4.1 模拟工况 |
| 4.4.2 螺旋自转公转速率对混合的影响 |
| 4.4.3 混合器局部混合效率比较 |
| 4.4.4 颗粒粒径比对混合的影响 |
| 4.4.5 能量谱比较 |
| 4.4.6 设备磨损比较 |
| 4.5 粗颗粒方法在双螺旋混合器中的应用 |
| 4.5.1 模拟工况 |
| 4.5.2 原系统和粗颗粒系统颗粒混合比较 |
| 4.5.3 功率修正及比较 |
| 4.5.4 磨损修正及比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 主要创新点 |
| 5.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（3）基于近场动力学的起重机主梁损伤机理及识别方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 近场动力学理论的国内外研究现状 |
| 1.2.1 近场动力学理论的发展与特点 |
| 1.2.2 近场动力学理论的研究现状 |
| 1.2.3 近场动力学理论的应用研究 |
| 1.3 结构损伤识别的国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 近场动力学理论及其数值算法 |
| 2.1 近场动力学键基模型 |
| 2.1.1 基本概念 |
| 2.1.2 PMB本构模型 |
| 2.1.3 损伤及断裂描述 |
| 2.2 近场动力学态基模型 |
| 2.2.1 态的定义及运动控制方程 |
| 2.2.2 普通态基模型的建模方法 |
| 2.2.3 线弹性及弹塑性本构模型 |
| 2.2.4 近场动力学非普通态基模型 |
| 2.3 近场动力学的数值计算方法 |
| 2.3.1 物质的离散与积分 |
| 2.3.2 边界条件及载荷的施加 |
| 2.3.3 显式积分法及数值收敛算法 |
| 2.3.4 算法流程图 |
| 2.4 近场动力学三种模型的对比分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 改进的近场动力学微极模型及其弹塑性分析 |
| 3.1 近场动力学微极模型及其改进模型 |
| 3.1.1 近场动力学微极模型 |
| 3.1.2 改进的近场动力学微极模型及其弹塑性分析 |
| 3.1.3 数值计算方法 |
| 3.2 金属块损伤演化数值计算及实验分析 |
| 3.3 异种材料交界面的近场动力学微极模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型 |
| 4.1 疲劳损伤过程 |
| 4.2 基于Manson-Coffin公式的近场动力学疲劳萌生模型 |
| 4.3 哑点模型及其疲劳裂纹扩展路径预测 |
| 4.4 基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型 |
| 4.4.1 近场动力学全域虚拟裂纹闭合法及疲劳裂纹扩展分析 |
| 4.4.2 近场动力学局域虚拟裂纹闭合法及疲劳裂纹扩展分析 |
| 4.5 近场动力学疲劳模型的计算流程 |
| 4.6 CT试样的疲劳损伤数值计算及实验分析 |
| 4.6.1 CT试样疲劳损伤数值分析及试验 |
| 4.6.2 多孔板疲劳损伤数值分析及疲劳试验 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基于近场动力学的起重机主梁损伤机理分析 |
| 5.1 起重机主梁弹塑性变形及损伤演化 |
| 5.1.1 起重机主梁模型的弹塑性变形 |
| 5.1.2 起重机主梁模型的损伤演化 |
| 5.2 含焊接结构起重机主梁模型的变形及损伤演化 |
| 5.3 起重机主梁的疲劳损伤机理及疲劳试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于近场动力学应变模态的起重机主梁损伤识别研究 |
| 6.1 基于近场动力学模型的应变模态分析 |
| 6.1.1 应变模态 |
| 6.1.2 基于近场动力学的应变模态分析 |
| 6.2 损伤位置识别 |
| 6.2.1 应变模态差分曲线 |
| 6.2.2 损伤位置识别 |
| 6.3 损伤程度识别 |
| 6.3.1 应变模态差分值预测 |
| 6.3.2 损伤程度识别 |
| 6.4 主梁模型应变模态实验及损伤识别 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
（4）杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 杆件结构力学复合行为分析研究现状 |
| 1.2.2 颗粒离散单元法研究及在结构工程中的应用现状 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 1.3.1 研究出发点及思路 |
| 1.3.2 主要研究工作 |
| 第二章 杆系离散单元法的基本理论与公式推导 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 杆系离散单元法的基本概念 |
| 2.2.1 颗粒描述 |
| 2.2.2 颗粒运动描述 |
| 2.2.3 接触单元描述 |
| 2.3 面向轴力杆单元的杆系离散单元法 |
| 2.3.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
| 2.3.2 颗粒所受内力计算 |
| 2.3.3 颗粒所受等效外力计算 |
| 2.3.4 作用在等效梁上的均布力的等效外力计算 |
| 2.3.5 计算流程 |
| 2.4 面向平面梁单元的杆系离散单元法 |
| 2.4.1 颗粒运动方程的建立与求解 |
| 2.4.2 颗粒所受内力计算 |
| 2.4.3 颗粒所受外力计算 |
| 2.5 平面梁单元向空间梁单元的进化 |
| 2.5.1 面向空间梁单元的颗粒运动方程 |
| 2.5.2 面向空间梁单元的接触本构模型 |
| 2.5.3 面向空间梁单元的各方向接触刚度系数 |
| 2.6 颗粒质量与转动惯量的计算与修正 |
| 2.7 初始条件和边界条件施加 |
| 2.8 计算参数 |
| 2.8.1 阻尼的选取 |
| 2.8.2 时间步长的选取 |
| 2.8.3 杆系离散单元模型的建立原则 |
| 2.9 杆系离散单元法与显式有限单元法的区别与联系 |
| 2.10 小结 |
| 第三章 结构静、动力弹性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 3.1 研究背景与分析思路 |
| 3.1.1 研究背景 |
| 3.1.2 结构静、动力弹性问题的杆系离散单元分析思路及计算流程 |
| 3.2 荷载施加 |
| 3.2.1 静荷载施加 |
| 3.2.2 动荷载施加 |
| 3.3 动荷载下阻尼模型的构造 |
| 3.3.1 新的阻尼模型 |
| 3.3.2 不同阻尼模型下结构的动力响应 |
| 3.4 静荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
| 3.4.1 自由端受集中荷载作用的悬臂梁 |
| 3.4.2 William Toggle框架的阶跃屈曲现象 |
| 3.4.3 空间六角星型穹顶结构 |
| 3.4.4 22m跨单层球面网壳的静力稳定分析 |
| 3.5 动荷载下杆件结构的弹性行为分析 |
| 3.5.1 L形框架的非线性动力弹性行为分析 |
| 3.5.2 浅圆拱的静、动力弹性行为分析 |
| 3.5.3 平面钢框架的静、动力弹性行为分析 |
| 3.5.4 双跨、六层Orbison钢框架的动力弹性行为分析 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 结构弹塑性行为分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 4.1 研究背景与分析思路 |
| 4.2 屈服准则-截面极限屈服面方程 |
| 4.2.1 塑性铰法可用的屈服准则 |
| 4.2.2 精细塑性铰法可用的屈服准则 |
| 4.3 不考虑截面塑性开展的塑性铰法 |
| 4.3.1 弹塑性接触本构模型 |
| 4.3.2 加卸载准则 |
| 4.4 可近似考虑截面塑性开展的精细塑性铰法 |
| 4.4.1 弹塑性接触本构模型 |
| 4.4.2 加卸载准则 |
| 4.5 内力超过极限屈服面后的修正 |
| 4.6 考虑几何材料双非线性的杆系离散单元计算流程 |
| 4.7 杆件结构的弹塑性行为分析 |
| 4.7.1 基于塑性铰法的平面桁架弹塑性行为分析 |
| 4.7.2 基于精细塑性铰法的平面杆件结构弹塑性行为分析 |
| 4.7.3 六层空间框架和二十层空间框架的弹塑性分析 |
| 4.7.4 K6型单层网壳结构弹塑性分析 |
| 4.8 小结 |
| 第五章 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 5.1 研究背景与分析思路 |
| 5.2 地震动多点激励的杆系离散元模拟 |
| 5.2.1 位移法 |
| 5.2.2 大质量法 |
| 5.2.3 位移法和大质量法的对比分析 |
| 5.3 可考虑地震作用应变率效应的接触本构模型 |
| 5.3.1 钢材的静态本构模型 |
| 5.3.2 应变率效应 |
| 5.4 基于Open MP的杆系离散元并行计算方法 |
| 5.5 结构多点激励强震倒塌分析的杆系离散单元计算流程 |
| 5.6 多点激励振动台倒塌试验验证 |
| 5.6.1 K6 型单层球面网壳多点激励振动台倒塌试验概况 |
| 5.6.2 K6 型单层球面网壳多点激励振动台试验模型强震倒塌全过程仿真 |
| 5.7 小结 |
| 第六章 半刚性连接钢框架结构静、动力分析的杆系离散单元计算方法研究 |
| 6.1 研究背景与分析思路 |
| 6.2 半刚性连接模型 |
| 6.3 考虑二维半刚性连接的弹性杆系离散元计算方法 |
| 6.3.1 虚拟的二维零长度弹簧单元 |
| 6.3.2 考虑半刚性连接的接触单元刚度修正公式 |
| 6.3.3 半刚性连接的滞回行为模拟 |
| 6.3.4 半刚性钢框架静、动力分析的杆系离散单元计算流程 |
| 6.3.5 半刚性连接杆件结构的弹性行为分析 |
| 6.4 考虑三维半刚性连接的弹塑性杆系离散元计算方法 |
| 6.4.1 虚拟的三维零长度弹簧单元 |
| 6.4.2 考虑三维半刚性连接的接触单元弹性刚度修正公式 |
| 6.4.3 考虑三维半刚性连接的接触单元弹塑性刚度修正公式 |
| 6.4.4 半刚性连接杆系结构的弹塑性行为分析 |
| 6.5 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 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间相关科研成果 |
| 致谢 |
（5）沥青混合料细观力学特性与演化行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 沥青混合料细观结构研究进展 |
| 1.2.2 沥青混合料细观解析力学研究进展 |
| 1.2.3 沥青混合料细观数值模拟研究进展 |
| 1.3 现有研究存在的问题 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 沥青混合料细观模型的重构 |
| 2.1 基于图像处理技术的真实沥青混合料细观模型重构 |
| 2.1.1 数字图像及图像处理技术 |
| 2.1.2 图像增强、分割与识别 |
| 2.1.3 集料形态、分布与级配检测 |
| 2.1.4 真实沥青混合料细观模型的重构 |
| 2.2 基于Monte Carlo方法的二维随机沥青混合料细观模型重构 |
| 2.2.1 Monte Carlo方法与随机数 |
| 2.2.2 集料颗粒级配确定方法及几何参数表达 |
| 2.2.3 随机集料分布模型的生成与程序设计 |
| 2.2.4 二维随机沥青混合料细观模型的重构 |
| 2.3 三维集料颗粒生成与三维随机沥青混合料细观模型重构 |
| 2.3.1 三维集料颗粒模型生成 |
| 2.3.2 三维随机沥青混合料细观模型的重构 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 沥青混合料细观颗粒堆积结构与骨架传荷特性研究 |
| 3.1 颗粒堆积模拟方法与参数 |
| 3.1.1 堆积模型 |
| 3.1.2 接触本构模型与参数 |
| 3.2 细观堆积结构评价指标 |
| 3.2.1 堆积密度 |
| 3.2.2 配位数 |
| 3.2.3 径向分布函数 |
| 3.2.4 接触力链 |
| 3.3 理想堆积模型的颗粒摩擦与干涉效应研究 |
| 3.3.1 摩擦效应对堆积密度的影响 |
| 3.3.2 摩擦效应对配位数的影响 |
| 3.3.3 摩擦效应对径向分布函数RDF的影响 |
| 3.3.4 摩擦效应对力链的影响 |
| 3.3.5 干涉效应对堆积密度的影响 |
| 3.3.6 干涉效应对力链的影响 |
| 3.4 沥青混合料堆积模型的级配效应与骨架传荷特性 |
| 3.4.1 混合料级配 |
| 3.4.2 级配效应对堆积密度的影响 |
| 3.4.3 级配效应对力链的影响 |
| 3.4.4 基于强弱力链的混合料骨架分析 |
| 3.4.5 压碎试验验证 |
| 3.5 振动压实对堆积结构的激励效应研究 |
| 3.5.1 振幅对堆积结构的影响 |
| 3.5.2 振动频率对堆积结构的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 常温下沥青混合料细观粘弹性力学特性与演化行为研究 |
| 4.1 沥青混合料细观粘弹性本构模型及参数 |
| 4.1.1 细观粘弹性本构模型 |
| 4.1.2 细、宏观参数对应关系 |
| 4.1.3 材料宏观参数的确定方法 |
| 4.2 沥青砂浆及混合料动态模量室内试验 |
| 4.2.1 原材料及配合比设计 |
| 4.2.2 试验方法与结果分析 |
| 4.2.3 动态模量主曲线研究 |
| 4.3 动态模量虚拟仿真试验研究 |
| 4.3.1 动态模量仿真模型边界与加载条件 |
| 4.3.2 模拟结果与试验结果对比 |
| 4.4 细观粘弹性力学特性与演化行为研究 |
| 4.4.1 细观颗粒接触力链场演化 |
| 4.4.2 细观颗粒速度场演化 |
| 4.5 细观参数对粘弹性力学特性的影响分析 |
| 4.5.1 集料取向与长径比的影响 |
| 4.5.2 集料针片状含量的影响 |
| 4.5.3 空隙体积分数的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 高温下沥青混合料细观塑性力学特性与演化行为研究 |
| 5.1 模拟沥青混合料塑性变形的细观本构模型及参数 |
| 5.1.1 采用集料clump模型的沥青混合料细观本构模型 |
| 5.1.2 静态蠕变荷载作用下沥青砂浆粘弹性参数的确定方法 |
| 5.1.3 基于时-温等效原理的计算时间缩减方法 |
| 5.1.4 蠕变模型与参数可靠性验证 |
| 5.2 车辙虚拟仿真试验研究 |
| 5.2.1 虚拟车辙试验加载方法 |
| 5.2.2 虚拟车辙试验与室内试验对比结果 |
| 5.3 车辙试验过程细观塑性变形力学特性与演化行为研究 |
| 5.3.1 细观颗粒位移场演化 |
| 5.3.2 细观颗粒接触力链场演化 |
| 5.3.3 细观颗粒转动演化 |
| 5.4 细观参数对沥青混合料永久变形的影响 |
| 5.4.1 粗集料形状对永久变形的影响 |
| 5.4.2 粗集料针片状含量对永久变形的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 低温下沥青混合料细观断裂力学特性与演化行为研究 |
| 6.1 SCB室内试验与结果分析 |
| 6.1.1 试验材料 |
| 6.1.2 试验方法与设计 |
| 6.1.3 试验结果分析 |
| 6.2 SCB虚拟仿真试验研究 |
| 6.2.1 SCB仿真模型 |
| 6.2.2 细观开裂本构模型 |
| 6.2.3 参数的确定 |
| 6.2.4 仿真试验结果验证 |
| 6.3 细观断裂力学特性与演化行为分析 |
| 6.3.1 细观接触力链场演化分析 |
| 6.3.2 细观颗粒界面微裂纹演化分析 |
| 6.4 细观参数对混合料断裂力学行为的影响 |
| 6.4.1 粗集料强度对荷载位移的影响 |
| 6.4.2 粗集料强度对微裂纹扩展的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 主要结论与建议 |
| 1.主要研究结论 |
| 2.主要创新点 |
| 3.进一步研究建议 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（6）基于韧性损伤力学的金属塑性成形研究及其数值模拟（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 课题的研究背景 |
| 1.2 损伤力学的发展及其在金属成形中的应用 |
| 1.3 金属塑性成形过程中的数值模拟算法及技术 |
| 1.4 本文开展的主要工作 |
| 2 材料本构、损伤基本理论及其数值算法 |
| 2.1 材料屈服准则及其参数的确定 |
| 2.2 塑性强化模型 |
| 2.3 加载、卸载准则 |
| 2.4 宏观损伤力学理论 |
| 2.5 细观损伤力学模型 |
| 2.6 应力应变更新计算 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 SS400板材反挤压成形研究 |
| 3.1 SS400板材反挤压试验过程 |
| 3.2 大应变测量试验技术 |
| 3.3 SS400板材反挤压成形材料微观结构分析 |
| 3.4 反挤压成形的数值模拟和有限元分析 |
| 3.4.1 Lemaitre各向同性损伤模型的数值算法 |
| 3.4.2 有限元建模 |
| 3.4.3 网格重划分技术在数值模拟中的应用 |
| 3.4.4 反挤压板材成形过程中材料损伤演化及破坏机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 AZ31B镁合金管材热态内压成形研究 |
| 4.1 AZ31B镁合金管材热态内压成形试验 |
| 4.1.1 试验设备 |
| 4.1.2 试验过程 |
| 4.1.3 工艺参数的选取及优化 |
| 4.1.4 试验结果 |
| 4.2 试验材料参数的获取 |
| 4.3 AZ31B镁合金管材热态内压成形材料微观结构分析 |
| 4.4 材料裂纹处工业CT成像 |
| 4.5 热态内压成形的数值模拟和有限元分析 |
| 4.5.1 服从Y1d2000-2d屈服准则各向异性损伤模型的数值算法 |
| 4.5.2 有限元建模 |
| 4.5.3 管材热态内压过程的材料损伤演化及破坏机理分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 AZ31镁合金板材温热冲压成形研究 |
| 5.1 AZ31镁合金板材的温热冲压成形试验 |
| 5.2 AZ31镁合金板材的材料参数的获取 |
| 5.3 AZ31镁合金温热冲压试样微观结构分析 |
| 5.4 基于M-K理论的成形极限图预测 |
| 5.5 温热冲压的数值模拟和有限元分析 |
| 5.5.1 GTN各向异性损伤模型的数值算法 |
| 5.5.2 单向拉伸试验数值模拟 |
| 5.5.3 AZ31镁合金板材温热冲压数值模拟 |
| 5.5.4 温热冲压成形的材料损伤演化及破坏机理分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（7）基于宏观尺度和细观尺度的金属粉末模压成形数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题的研究背景 |
| 1.2 铜铝复合材料 |
| 1.3 粉末模压成形数值模拟研究现状 |
| 1.3.1 基于连续介质力学的模压成形研究 |
| 1.3.2 基于离散单元法模压成形研究 |
| 1.3.3 多颗粒有限元模拟研究 |
| 1.4 本文的研究内容 |
| 第2章 金属粉末成形的基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 粉末成形压制公式 |
| 2.3 基于连续介质力学方法的粉末成形的力学模型与数值模拟方法 |
| 2.3.1 力学模型的建立 |
| 2.3.2 有限元数值模拟理论 |
| 2.4 离散单元法基本理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于连续介质力学复合金属粉末模压成形致密性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Cu-Al复合金属粉末模压实验 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 模压成形实验 |
| 3.3 计算模型及压制方程 |
| 3.3.1 模型建立 |
| 3.3.2 压制方程 |
| 3.4 Cu-Al复合金属粉末压制过程性能分析 |
| 3.4.1 模型有效性及网格无关性验证 |
| 3.4.2 Cu-Al复合粉末压制过程的数值模拟分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于离散元法等粒径金属粉末成形细观模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 同种材料等粒径金属粉末材料的模压成形细观模拟 |
| 4.2.1 模型建立 |
| 4.2.2 模型有效性验证及网格无关性验证 |
| 4.2.3 单一粉末材料压制成形细观模拟分析 |
| 4.3 等粒径复合金属粉末材料的模压成形细观模拟 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 模型有效性验证和网格无关性验证 |
| 4.3.3 Cu-Al复合粉末颗粒模压成形细观模拟分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 不同粒径比金属粉末颗粒成形模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 固定粒径比纯铜金属粉末模压成形细观模拟分析 |
| 5.2.1 几何模型建立 |
| 5.2.2 模型有效性验证及网格无关性验证 |
| 5.2.3 多种粒径比铜粉末颗粒双向压制分析 |
| 5.3 粒径比为1:2时混合金属粉末颗粒模压成形分析 |
| 5.3.1 几何模型建立 |
| 5.3.2 模型有效性验证及网格无关性验证 |
| 5.3.3 两种粒径的混合金属粉末模压致密过程分析 |
| 5.4 多种粒径比时铜铝复合金属粉末颗粒模压过程数值模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 粒径呈正态分布规律的粉末颗粒模压成形研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 粒径呈正态分布的纯铜粉末颗粒模压成形研究 |
| 6.2.1 几何模型建立 |
| 6.2.2 模型有效性验证及网格无关性验证 |
| 6.2.3 纯铜金属粉末双向模压致密过程分析 |
| 6.3 二元复合粉末颗粒双向模压成形有限元模拟 |
| 6.3.1 几何模型建立 |
| 6.3.2 模型有效性验证及网格无关性验证 |
| 6.3.3 二元复合金属粉末双向模压致密过程分析 |
| 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和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（8）非饱和土的六相模型与广义应力框架（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 有效应力原理的提出 |
| 1.2.2 饱和土有效应力原理的物理解释 |
| 1.2.3 非饱和土应力体系物理意义的探索与发展 |
| 1.2.4 国内有效应力研究历史简明回顾 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 2 典型非饱和土应力理论详析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非饱和土有效应力公式 |
| 2.3 吸应力理论 |
| 2.4 基于分相平衡分析法的应力研究 |
| 2.4.1 基于孔隙介质力学的分相平衡分析法 |
| 2.4.2 应力状态变量理论 |
| 2.4.3 土骨架应力理论 |
| 2.5 非饱和土的应力框架 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 土的6相模型与广义结构性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 经典土模型与土骨架定义 |
| 3.2.1 非饱和土3相模型 |
| 3.2.2 传统土骨架定义 |
| 3.3 土的6相模型与承载结构 |
| 3.3.1 土中组分的6相分类法 |
| 3.3.2 非饱和土的6相模型 |
| 3.3.3 土的4种承载结构 |
| 3.4 广义结构性 |
| 3.4.1 土的广义结构性 |
| 3.4.2 粒间联接作用与承载结构弱化 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 相间相互作用机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 压强土骨架应力 |
| 4.3 固态水对颗粒骨架的作用 |
| 4.3.1 孔隙水压强对土骨架的潜在影响 |
| 4.3.2 固态孔隙水的性质 |
| 4.3.3 固态水对变形的影响 |
| 4.3.4 固态水对强度的影响 |
| 4.3.5 固态水膜对力链传递的影响 |
| 4.3.6 “干土”的正确定义 |
| 4.4 胶质对颗粒骨架的作用 |
| 4.4.1 土中胶质的粒间联接机理 |
| 4.4.2 胶质对力链传递的影响 |
| 4.5 收缩膜对颗粒骨架的作用 |
| 4.6 土中水压为绝对负值的可能性 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 有效应力公式的物理本质 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 “混合单相模型”与“多相介质模型” |
| 5.3 土体承载结构中的应力定义 |
| 5.4 情况1: 饱和土不受外力 |
| 5.4.1 RVE整体平衡分析 |
| 5.4.2 液态孔隙水平衡分析 |
| 5.4.3 广义土骨架平衡分析 |
| 5.4.4 应力关系公式 |
| 5.5 情况2: 饱和土承受外力 |
| 5.5.1 RVE整体平衡分析 |
| 5.5.2 液态孔隙水平衡分析 |
| 5.5.3 广义土骨架平衡分析 |
| 5.5.4 应力关系公式 |
| 5.6 情况3: 非饱和土不受外力 |
| 5.6.1 RVE整体平衡分析 |
| 5.6.2 液态孔隙水平衡分析 |
| 5.6.3 孔隙气平衡分析 |
| 5.6.4 广义土结构平衡分析 |
| 5.6.5 应力关系公式 |
| 5.7 情况4: 非饱和土承受外力 |
| 5.7.1 RVE整体平衡分析 |
| 5.7.2 液态孔隙水平衡分析 |
| 5.7.3 孔隙气平衡分析 |
| 5.7.4 广义土结构平衡分析 |
| 5.7.5 应力关系公式 |
| 5.8 广义应力关系公式 |
| 5.9 本章小结 |
| 6 广义应力原理 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 饱和与非饱和土的本质差异 |
| 6.3 粒间预应力 |
| 6.3.1 粒间预应力的定义 |
| 6.3.2 粒间预应力的意义 |
| 6.4 广义应力框架 |
| 6.5 中性应力 |
| 6.5.1 中性应力的物理意义 |
| 6.5.2 中性应力引起的粒间力 |
| 6.5.3 基质吸力(u_a-u_w)的适用性 |
| 6.6 流体超孔压的作用 |
| 6.7 有效应力 |
| 6.7.1 有效应力的物理意义 |
| 6.7.2 有效应力的“有效性” |
| 6.8 土骨架总应力 |
| 6.9 土力学中的应力概念总结 |
| 6.10 广义应力原理 |
| 6.11 基于广义应力框架的土体强度分析 |
| 6.11.1 粒间预应力与抗拉强度的关系 |
| 6.11.2 基于Mohr-Coulomb准则的强度分析 |
| 6.12 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）水平荷载下海上风电大直径钢管桩-土相互作用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 桩的刚柔性定义 |
| 1.2.2 水平受荷柔性桩-土作用研究现状 |
| 1.2.3 水平受荷刚性桩-土作用研究现状 |
| 1.3 目前研究存在的问题 |
| 1.4 本文的研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第二章 基于能量原理的水平受荷柔性桩计算方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论背景介绍 |
| 2.2.1 力学假设 |
| 2.2.2 求解方法 |
| 2.3 基于能量原理方法的改进 |
| 2.3.1 土体弹性模量取值的改进 |
| 2.3.2 考虑桩内土芯作用 |
| 2.3.3 考虑桩顶竖向荷载 |
| 2.3.4 柔性桩的土抗力表达式 |
| 2.4 案例验证 |
| 2.4.1 水平受荷柔性桩算例验证 |
| 2.4.2 竖向荷载作用下的算例验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于能量原理的水平受荷刚性桩计算方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论背景介绍 |
| 3.2.1 力学假定 |
| 3.2.2 求解方法 |
| 3.3 基于能量原理方法的改进 |
| 3.3.1 土域位移衰减函数的改进 |
| 3.3.2 考虑桩内土芯作用 |
| 3.3.3 考虑桩顶竖向荷载 |
| 3.3.4 刚性桩的土抗力表达式 |
| 3.3.5 三种梁理论计算方法对比 |
| 3.4 案例验证 |
| 3.4.1 水平受荷刚性桩案例验证 |
| 3.4.2 竖向荷载作用下的算例验证 |
| 3.5 土体位移场假设的合理性验证 |
| 3.5.1 与FLAC~(3D)结果的对比 |
| 3.5.2 与实测结果的对比 |
| 3.6 Timoshenko梁适用范围研究 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 海上风电钢管桩-土相互作用影响因素分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 柔性桩的水平响应影响因素分析 |
| 4.2.1 桩身参数影响 |
| 4.2.2 土体参数影响 |
| 4.2.3 加载位置的影响 |
| 4.3 柔性桩的各项土抗力的影响分析 |
| 4.3.1 水平土抗力影响因素分析 |
| 4.3.2 桩侧附加力矩影响因素分析 |
| 4.4 刚性桩的水平响应影响因素分析 |
| 4.4.1 桩身参数影响 |
| 4.4.2 土体参数影响 |
| 4.4.3 加载位置的影响 |
| 4.5 刚性桩的各项土抗力影响因素分析 |
| 4.5.1 水平土抗力影响因素分析 |
| 4.5.2 桩侧附加力矩影响因素分析 |
| 4.5.3 桩端剪力影响因素分析 |
| 4.5.4 桩端抵抗力矩影响因素分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 海上风电钢管桩周土抗力初始刚度研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 柔性桩的土抗力初始刚度修正公式 |
| 5.2.1 水平土抗力初始刚度修正 |
| 5.2.2 附加抵抗力矩初始刚度修正 |
| 5.3 刚性桩的土抗力初始刚度修正公式 |
| 5.3.1 水平土抗力初始刚度修正 |
| 5.3.2 附加抵抗力矩初始刚度修正 |
| 5.3.3 桩底作用力初始刚度表达式修正 |
| 5.4 初始刚度修正公式的运用 |
| 5.4.1 p-y曲线初始刚度的修正 |
| 5.4.2 考虑桩-土作用的风机自振频率计算 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文的主要创新点 |
| 6.3 建议与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 水平受荷柔性桩的变分法推导 |
| A.1 虚功原理与最小能量法的计算 |
| A.2 桩身变形的解法 |
| A.3 土体位移的解法 |
| 附录 B 水平受荷刚性桩变分法推导 |
| B.1 虚功原理与最小能量法的计算 |
| B.2 桩身变形的解法 |
| B.3 土体位移的解法 |
| 作者简介 |
（10）基于近场动力学的超导块材及复合线材断裂行为的理论研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 超导体的基本特性和发展概况 |
| 1.1.2 实用型超导体中的力学问题 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 高温超导体的电磁行为与力学行为研究 |
| 1.2.2 CICC导体的力学行为研究 |
| 1.2.3 近场动力学方法在断裂问题中的应用 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第二章 PD方法的基本理论 |
| 2.1 连续介质力学理论 |
| 2.1.1 基本方程 |
| 2.1.2 有限元方法 |
| 2.2 常规态基PD方法 |
| 2.2.1 运动控制方程 |
| 2.2.2 常规态基PD理论 |
| 2.2.3 键基PD理论 |
| 2.2.4 边界条件 |
| 2.2.5 体积修正和表面效应 |
| 2.3 本章小节 |
| 第三章 超导块材断裂行为的数值模拟—电磁模型 |
| 3.1 电磁模型 |
| 3.1.1 超导理论 |
| 3.1.2 脉冲场磁化方法 |
| 3.1.3 H方法 |
| 3.1.4 计算结果和讨论 |
| 3.2 键基PD方法的计算体系 |
| 3.2.1 键基PD理论 |
| 3.2.2 键的断裂判定准则 |
| 3.2.3 时域积分和结果验证 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 预设中心裂纹 |
| 3.3.2 预设中心裂纹和孔洞(银夹杂) |
| 3.3.3 预设交叉裂纹 |
| 3.3.4 预设中心裂纹和多个银夹杂 |
| 3.4 本章小节 |
| 第四章 超导块材断裂行为的数值模拟—电磁-热耦合模型 |
| 4.1 电磁-热耦合模型 |
| 4.1.1 基本模型 |
| 4.1.2 结果与讨论 |
| 4.2 常规态基PD方法的计算体系 |
| 4.3 PD方法中的J积分 |
| 4.3.1 断裂力学中的J积分-无温度应力 |
| 4.3.2 断裂力学中的J积分-存在温度应力 |
| 4.3.3 PD理论中的J积分-无温度应力 |
| 4.3.4 PD理论中的J积分-存在温度应力 |
| 4.4 计算结果与讨论 |
| 4.4.1 预设中心裂纹 |
| 4.4.2 预设偏心裂纹 |
| 4.4.3 预设中心裂纹和孔洞(银夹杂) |
| 4.4.4 预设圆孔和边界裂纹 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 卢瑟福电缆中超导股线力学行为的数值模拟 |
| 5.1 准静态问题的PD方法 |
| 5.2 互作用积分法 |
| 5.2.1 验证准静态问题的应力强度因子与裂纹扩展路径 |
| 5.3 计算结果与讨论 |
| 5.3.1 纵截面在横向力作用下的力学行为 |
| 5.3.2 横截面在横向力作用下的力学行为 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 CICC导体中超导股线的力学行为研究 |
| 6.1 CICC导体的理论建模 |
| 6.1.1 二维直梁模型 |
| 6.1.2 三维弹性细杆理论 |
| 6.1.3 计算结果 |
| 6.2 二维不完全接触模型 |
| 6.2.1 Hertz接触理论 |
| 6.2.2 平面条带的接触压力 |
| 6.2.3 位移和应力分布 |
| 6.2.4 模型的验证 |
| 6.3 计算结果和讨论 |
| 6.4 本章小节 |
| 第七章 结束语 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
四、接触问题连续介质理论修正研究（论文参考文献）
- [1]筒形件强力旋压损伤模型及韧性断裂行为研究[D]. 吴鹤. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]粒料混合过程离散单元模型及数值仿真研究[D]. 蔡瑞环. 浙江大学, 2021(01)
- [3]基于近场动力学的起重机主梁损伤机理及识别方法研究[D]. 杨会超. 东南大学, 2021
- [4]杆系DEM法计算理论研究及其在结构力学行为仿真中的应用[D]. 许玲玲. 东南大学, 2020(02)
- [5]沥青混合料细观力学特性与演化行为研究[D]. 薛斌. 长安大学, 2020(06)
- [6]基于韧性损伤力学的金属塑性成形研究及其数值模拟[D]. 温玥. 北京科技大学, 2020(01)
- [7]基于宏观尺度和细观尺度的金属粉末模压成形数值模拟研究[D]. 王文超. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [8]非饱和土的六相模型与广义应力框架[D]. 段晓梦. 大连理工大学, 2020(01)
- [9]水平荷载下海上风电大直径钢管桩-土相互作用研究[D]. 李小娟. 东南大学, 2020
- [10]基于近场动力学的超导块材及复合线材断裂行为的理论研究[D]. 茹雁云. 兰州大学, 2019(02)