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基于三维有限元解的紧凑拉伸试样应力强度因子计算公式

贾旭 , 胡绪腾 , 宋迎东

机械工程材料 doi:10.11973/jxgccl201512008

对标准紧凑拉伸(CT)试样的二维和三维应力强度因子有限元解进行了对比分析,基于三维有限元虚拟裂纹闭合法拟合了一种新的标准 CT 试样的应力强度因子计算公式,并采用 AN-SYS 软件内嵌位移外推法进行了验证.结果表明:基于二维分析所得的应力强度因子计算公式计算结果与实际三维 CT 试样的具有较大的差异;在加载孔等效分布力一定的条件下,CT 试样裂纹前沿大部分区域的应力强度因子与中心点的相近,且与厚度无关;拟合得到的三维 CT 试样裂纹前沿中心点的应力强度因子计算公式具有很高的精度,其计算结果与 ANSYS 软件内嵌位移外推法的相对误差在0.5%以内.

关键词: 三维分析 , CT 试样 , 应力强度因子 , 有限元法

复杂边界条件功能梯度板三维分析的半解析方法

程国华 , 曹志远

功能材料

推导出适应功能梯度材料构件分析的半解析方法基本算式,并针对功能梯度构件的材料参数随空间坐标变化的特点,将材料参数纳入到力学方程中进行整体积分计算,从而编制统一程序计算不同边界条件下的板件问题.该法适应性强而又简洁高效,且不同于一般的半解析法,可采用一维离散,给出三维分析结果,是一种解决功能梯度构件力学性能分析的有效数值方法.文中用半解析法分析几种具有不同复杂边界条件的功能梯度板,给出了板件的力学量三维分布形态.

关键词: 功能梯度材料 , 半解析法 , 复杂边界 , 三维分析

纤维束张紧力缠绕复合材料飞轮初应力的三维数值分析

秦勇 , 夏源明 , 毛天祥

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.04.026

利用平面应力型全弹性模型的思想(即将纤维束张紧力缠绕看成多层复合材料薄环连续过盈装配的过程),建立了三维纤维束张紧力缠绕复合材料飞轮初应力分析模型,并给出了基于面-面接触算法求解张紧力缠绕复合材料飞轮初应力的三维数值方法.算例分析表明,三维数值分析得到的飞轮的环向初应力及径向初始压应力(数值)均略低于平面应力模型的结果,且这种差距随着飞轮轴向长度的增加而缓慢增大;三维分析证实了平面应力模型关于张紧力缠绕复合材料飞轮的初应力分析有足够的精度.最后给出了三维模型轴向效应的表征方法.

关键词: 复合材料飞轮 , 张紧力缠绕 , 初应力 , 三维分析

由材料组分直接计算功能梯度复合材料开孔板宏观响应的跨尺度分析

程红梅 , 曹志远

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.05.030

建议一种新颖的功能梯度构件分析的细观元法,给出了方法模型、基本算式及特点与功能.细观元法对构件的常规有限单元内部设置密集细观单元以反映材料组分梯度变化,又通过协调条件将各细观元结点自由度转换为同一常规有限元自由度,再上机计算.此法可实现材料细观结构到构件宏观响应的直接过渡分析,而计算单元与自由度又等同于常规有限元,为解决功能梯度构件宏观、细观跨尺度分析提供了一种有效工具.本文中直接从制备时给定材料组分分布出发计算构件宏观响应,给出了不同开孔形状与数量功能梯度板的力学量三维分布形态.

关键词: 功能梯度材料 , 三维分析 , 细观元 , 材料组分 , 开孔板

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