流形元方法是20 世纪90年代由石根华博士［23，25］提出来的，是一种新兴的数值计算方法。图2－8两套网格系统［24］物理网格；数学网格；计算网格；流形单元由于流形元法采用了两套覆盖，因而在模拟裂纹扩展方面有很强的优势。...
2023-06-27 理论教育
高聚物黏结炸药损伤断裂的数值模拟
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单轴拉伸计算结果分析详细阅读
我们注意到，单轴拉伸下的失效应变仅为0.004 1，说明PBX 9501 是一种脆性材料。图8－20应变率为10－3s－1时的单轴拉伸应力－应变曲线图8－21 所示为应变为0.16%、0.41%、0.45%和0.5% 时的Y 方向应变云图和损伤断裂演化图。从图中可以看出，整个拉伸过程黏结剂承受了大部分的变形。该结果表明PBX 9501 的拉伸力学性能与界面黏结强度有关，而失效路径与界面强度无关。...
2023-06-27 理论教育
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缩比弹侵彻混凝土靶的实验设计优化详细阅读
利用北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室φ152 mm 一级轻气炮开展了缩比弹侵彻混凝土靶板的实验，实验中轻气炮采用高压氦气作为发射气体。其中1、2、3号缩比弹的装药为三段，4号缩比弹装药为两段。表5－1缩比弹装药结构设计混凝土靶直径120 cm、厚150 cm，材料强度35 MPa，不配筋，最大骨料尺寸约2 cm，骨料按级配加入，靶体外部包有2 mm 厚的钢板，混凝土靶板如图5－4 所示。图5－4实验所用的混凝土靶板...
2023-06-27 理论教育
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基于XFEM框架的移动裂纹建模方法优化详细阅读
与上述方法不同的是，基于XFEM 的黏性片段方法可以用于模拟体材料中任意路径相关的裂纹产生及扩展过程，这是因为裂纹扩展并不绑定于单元边界。另一种可选的基于XFEM 框架的移动裂纹建模方法是基于线弹性断裂力学准则，因此该方法更适用于脆性材料的裂纹扩展问题。该建模方法与基于XFEM 的黏性片段方法非常相似，也使用虚拟节点用于表示当满足断裂准则时断裂单元的间断性。...
2023-06-27 理论教育
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黏聚界面模型：理论和应用详细阅读
对于黏聚裂纹模型，认为在真正裂纹尖端前存在着一个假想的区域，通常称为黏聚区，该区裂纹尖端为未损伤和损伤材料的分界点。对于Ⅰ型裂纹黏聚裂纹模型如图8－5 所示。图8－5黏聚裂纹模型基本假设对于黏聚裂纹模型本构，众多学者给出了各种形式的描述，其中双线性黏聚裂纹模型因其适用性和易于实现，越来越受到关注，其描述了黏聚区的黏聚力与裂纹张开位移之间的关系，如图8－6 所示。...
2023-06-27 理论教育
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威布尔随机分布解析详细阅读
为了考虑PBX 参数的非均匀性，引入威布尔概率分布，实现各单元材料属性随机力学参数赋值。为了清晰地描述PBX 材料破坏损伤过程，对弹性模量、泊松比、拉伸强度、断裂能等参数进行威布尔概率统计分析，在巴西圆盘实验的有限元计算中得到应用。图4－11威布尔随机数的分布函数图4－12巴西实验有限元模型...
2023-06-27 理论教育
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高聚物黏结炸药宏观损伤破坏的数值模拟详细阅读
PBX 对外载作用下的响应非常复杂，连续介质损伤力学模型和微裂纹细观损伤模型这两类损伤模型广泛用来研究PBX 在外载作用下的损伤破坏。Browning 等［31］针对PBX9501 和PBX9502 提出了一维黏塑性损伤本构模型，认为塑性由材料内部损伤引起，本构方程参数由蠕变实验及循环加卸载实验得到，但该模型还不能很好地模拟长时间条件下的应力松弛。丁雁生等［32］采用一维黏弹性蠕变损伤模型对PBX 的蠕变损伤及破坏进行了研究，损伤演化由应变控制。...
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无网格移动最小二乘近似法及其应用详细阅读
Belytschko 等［12］提出基于移动最小二乘近似和Galerkin离散方案的无网格迦辽金法，具有较好的协调性和稳定性，精度和收敛速度高于有限元法，目前已被广泛应用于裂纹扩展、成型加工、渗流问题等不同工程领域。在LS－DYNA 软件中，借助可视判据和快速变换算法［14］，在EFG 法中引入了内聚力模型来模拟裂纹扩展［15］。在LS－DYNA 软件中，EFG 法采用的内聚力模型是初始刚性的线性内聚力模型。...
2023-06-27 理论教育
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ANSYS/LS-DYNA有限元软件介绍详细阅读
ANSYS 软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元商用分析软件。后来，DYNA 更名为LS－DYNA，并经过多年的发展与改进，功能更加强大，应用范围不断扩大。1996年，LSTC 公司与ANSYS 公司合作推出ANSYS／LS－DYNA，大大增强了LS－DYNA 的分析能力，用户可以充分利用ANSYS 的前后处理器和统一数据库的优点［1～2］。它与材料模型有关，在LS－DYNA 程序中有金属和非金属材料模型近100...
2023-06-27 理论教育
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装药摩擦系数对PBX损伤的影响分析详细阅读
由此说明，改进装药与弹体之间的连接方式，增大装药与弹体之间的摩擦可以在一定程度上减小装药的损伤断裂，但是摩擦系数过大又会增大装药侧面的损伤程度。...
2023-06-27 理论教育
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DDA方法的原理及应用详细阅读
DDA 方法［23，24］对每一载荷或时间按增量方法分时步进行计算，在每一个时步内满足小位移和小变形条件，大位移和大变形是单步小位移和小变形的累加。块体运动接触限制条件是对块体系统的位移和变形进行求解的重要基础，DDA 方法发展了专门的块体系统运动学以对块体间的相互作用进行处理。DDA－FEM 耦合法通过对块体进行有限元网格划分，改善块体应力状态，进而根据断裂力学的知识进行裂纹问题的处理。...
2023-06-27 理论教育
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实验结果的处理与分析方法详细阅读
实验结束后回收缩比弹，4 发实验弹的弹体均保持完整。实验前、后分别对缩比弹称重，发现其质量几乎没有变化。对加速度信号进行低通滤波处理，得到弹体刚性加速度曲线。从图5－8 及表中可知，4 组实验由加速度传感器测得的弹体最大过载值与经验公式相比，误差小于10%。射线源至样品的距离为55 mm，成像放大倍数为23.64，体元分辨尺寸为16.92 μm。...
2023-06-27 理论教育
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使用ABAQUS有限元程序进行模拟分析详细阅读
ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件［6～8］，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQUS 被广泛地认为是功能最强的有限元软件，可以分析复杂的固体力学结构力学系统，特别是能够驾驭庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。由于ABAQUS 优秀的分析能力和模拟复杂系统的可靠性，其被各国的工业和研究中所广泛采用。ABAQUS 产品在大量的高科技产品研究中都发挥着巨大的作用。ABAQUS 主要分析功能如表2－1 所示。...
2023-06-27 理论教育
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高聚物黏结炸药的宏观断裂实验研究详细阅读
研究PBX 损伤断裂的实验方法主要包括材料实验机、霍布金森杆、落锤、气炮等［1～3］。近年来，数字图像相关技术已广泛应用于研究PBX 宏细观变形破坏行为及损伤破坏机理。Zhou 等［11］结合巴西实验、轴向压缩、三点弯曲、半圆盘弯曲和Punch Loading 等准静态实验，应用DIC 方法研究了PBX 模拟材料的宏观变形破坏行为和力学性能，并建立了测量PBX 脆性材料拉伸力学性能和断裂性能的方法，测量得到PBX 的抗拉强度、失效应变以及断裂韧性等参数。...
2023-06-27 理论教育
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装药头部形状变化对损伤断裂的影响分析详细阅读
对比5.2 节结果，考察两种形状的装药头部对装药结构完整性的影响。图5－35装药头部轴向应力随时间的变化图5－36 所示为侵彻结束后装药的裂纹分布情况，裂纹区呈带状分布在装药的头部、中部和尾部。由此说明，改变装药的头部形状，将装药头部变为弧形，可以降低装药头部的轴向应力，缓解装药头部的损伤破坏，但不能有效降低装药整体的过载，也不能改善装药中部和尾部的裂纹扩展。...
2023-06-27 理论教育
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边界与载荷条件的关系详细阅读
细观模型的边界条件和损伤断裂模式有比较直接的关系，本节在模型左、右两端考察了三种边界条件对计算结果的影响。在上端采用垂直位移加载控制来模拟单轴拉伸和压缩条件。在下端施加垂直方向约束。计算结果和Arora 等［16］得到的结论一致。图8－16拉伸载荷下三种边界条件的计算结果自由边界；耦合直边；周期性边界图8－17压缩载荷下三种边界条件的计算结果自由边界；耦合直边；周期性边界...
2023-06-27 理论教育