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延性金属层裂模型比较

爆炸与冲击 2005年第5期25卷 467-471页

作者：王永刚贺红亮陈登平王礼立经福谦中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室

在平面一维弹塑性流动有限差分计算程序中加入4种延性金属层裂模型,对平板撞击层裂实验进行数值模拟。结果表明:简单最大拉伸应力模型和简单损伤累积模型能定性反映层裂的物理现象,由于忽略损伤对本构的影响,计算结果和实验有偏差,但模... 详细信息

在平面一维弹塑性流动有限差分计算程序中加入4种延性金属层裂模型,对平板撞击层裂实验进行数值模拟。结果表明:简单最大拉伸应力模型和简单损伤累积模型能定性反映层裂的物理现象,由于忽略损伤对本构的影响,计算结果和实验有偏差,但模型要求参数较少,对于一些精度要求不是很高的工程问题,可以采用;从材料损伤断裂物理本质出发,采用微损伤统计方法得到的NAG模型和封加波损伤度函数模型,能很好地再现实测的自由面速度剖面,数值计算结果与实验吻合很好。

关键词：固体力学层裂数值模拟延性金属断裂模型

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延性金属动态拉伸断裂的损伤演化研究

中国科学：物理学、力学、天文学 2017年第7期47卷 2-12页

作者：彭辉裴晓阳陈实祁美兰柏劲松李平贺红亮中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理重点实验室绵阳621900 武汉理工大学理学院武汉430070 阿贡国家实验室先进光子源美国芝加哥60439

延性金属动态拉伸破坏(层裂)是跨空间尺度、跨时间、跨结构层次的多尺度耦合现象,是不可逆的、远离平衡的非线性演化过程,如何联系微观尺度上的损伤机制理解和宏观尺度上的破坏行为预测是当下学术界面临的挑战.本文结合课题组之前的工作... 详细信息

延性金属动态拉伸破坏(层裂)是跨空间尺度、跨时间、跨结构层次的多尺度耦合现象,是不可逆的、远离平衡的非线性演化过程,如何联系微观尺度上的损伤机制理解和宏观尺度上的破坏行为预测是当下学术界面临的挑战.本文结合课题组之前的工作,对延性金属动态拉伸断裂的宏观响应、损伤演化机理和物理模型构建的研究进展和现状进行了评述,从多个时空尺度对延性金属动态拉伸断裂进行全面介绍,并分析了延性金属动态拉伸断裂的跨尺度演化研究所面临的困难和挑战.

关键词：延性金属层裂宏观响应演化机理物理模型

高应变率下延性金属中微孔洞贯通行为的数值分析

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兵工学报 2012年第9期33卷 1095-1100页

作者：王永刚徐东明宁波大学力学与材料科学研究中心浙江宁波315211

采用有限元分析方法,研究了延性金属材料动态拉伸断裂过程中微孔洞之间贯通行为,讨论了初始孔洞间韧带距离和加载应变速率的影响。通过实时跟踪测量微孔洞长大过程中的形状改变,定量判断微孔洞开始贯通时刻。计算结果显示微孔洞从独立... 详细信息

采用有限元分析方法,研究了延性金属材料动态拉伸断裂过程中微孔洞之间贯通行为,讨论了初始孔洞间韧带距离和加载应变速率的影响。通过实时跟踪测量微孔洞长大过程中的形状改变,定量判断微孔洞开始贯通时刻。计算结果显示微孔洞从独立长大向微孔洞贯通转变开始的临界韧带距离约为0.5倍微孔洞实时直径,其对初始微孔洞间韧带距离和加载应变速率不敏感。从物理机制上看,微孔洞间贯通行为是通过塑性应变场相互作用实现的,但孔洞间韧带区域的塑性应变场需要达到一个临界阈值才能驱动微孔洞开始贯通。在材料中微孔洞统计均匀分布的假定条件下,指出临界孔洞间韧带距离(ILDc)判据和临界孔洞体积分数(fc)判据在物理本质是一致的,可以相互转换。

关键词：固体力学高应变率微孔洞贯通延性金属数值模拟

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延性金属圆柱棒的拉伸断裂数值模拟

塑性工程学报 2004年第3期11卷 11-14页

作者：张志远达县师范高等专科学校四川达州635000

216 9钢在工业产品中经常用到 ,是一种奥氏体不锈钢 ,属于FCC金属。 2 16 9钢为延性金属 ,在拉伸状态下表现出延性断裂 ,从试验分析看 ,断口主要为韧窝形式。本文应用Gurson细观损伤模型 ,采用显式动力法分析了 2 16 9钢圆柱棒在拉伸状... 详细信息

216 9钢在工业产品中经常用到 ,是一种奥氏体不锈钢 ,属于FCC金属。 2 16 9钢为延性金属 ,在拉伸状态下表现出延性断裂 ,从试验分析看 ,断口主要为韧窝形式。本文应用Gurson细观损伤模型 ,采用显式动力法分析了 2 16 9钢圆柱棒在拉伸状态下的损伤、紧缩和断裂。分析 2 16 9钢的静态拉伸表明 ,采用Gurson模型可以较好地模拟这种材料的延性断裂形式。分析结果与试验现象相符。

关键词：延性断裂数值模拟显式积分延性金属细观损伤

强动载作用下孔洞汇合对延性金属层裂损伤演化过程的影响

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爆炸与冲击 2016年第5期36卷 596-602页

作者：张凤国周洪强胡晓棉王裴邵建立冯其京北京应用物理与计算数学研究所北京100094 北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088

针对强动载作用下延性金属的层裂问题,在分析孔洞之间几何关联的基础上,定义了一个新的耦合损伤及孔洞几何信息的孔洞汇合判定方法,同时,基于能量守恒原理,解析了孔洞汇合对损伤快速增长影响的物理机理.通过分析数值计算结果和对比相关... 详细信息

针对强动载作用下延性金属的层裂问题,在分析孔洞之间几何关联的基础上,定义了一个新的耦合损伤及孔洞几何信息的孔洞汇合判定方法,同时,基于能量守恒原理,解析了孔洞汇合对损伤快速增长影响的物理机理.通过分析数值计算结果和对比相关文献的实验可知:孔洞汇合后不仅引起损伤增长,而且导致了损伤材料内部微孔洞数目的减少、孔洞平均尺寸的增加。

关键词：固体力学层裂强动载延性金属孔洞汇合损伤演化

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延性金属在应力三轴空间的裂纹形成准则

建筑结构 2007年第6期37卷 71-73,84页

作者：王万祯顾强孙玉萍兰州理工大学土木工程学院 730050 苏州科技学院土木系 215011

结合经典力学和断裂力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,通过对延性金属刻痕杆刻痕根部断裂应力场分析,推导了延性金属在应力三轴空间的微观裂纹形成准则。根据铝合金和结构钢开孔板断裂试验的数值模拟结果,验证了该准则的普适性和精度。

关键词：断裂延性金属刻痕杆应力三轴空间裂纹形成准则

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延性金属材料中损伤分布的统计方法

武汉理工大学学报 2008年第8期30卷 23-26页

作者：祁美兰贺红亮武汉理工大学理学院武汉430070 中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室绵阳621900

基于体视金相学中的Schwartz-Saltykov方法,讨论了动态冲击下延性金属材料中的损伤分布,对微孔洞的面密度、体密度以及损伤度等特征物理量进行了分析。针对层裂损伤试样微孔洞统计子样少等问题,对Schwartz-Saltykov方法计算的损伤统计... 详细信息

基于体视金相学中的Schwartz-Saltykov方法,讨论了动态冲击下延性金属材料中的损伤分布,对微孔洞的面密度、体密度以及损伤度等特征物理量进行了分析。针对层裂损伤试样微孔洞统计子样少等问题,对Schwartz-Saltykov方法计算的损伤统计进行了修正。统计结果较好地描述了延性金属材料内部微损伤的分布及演化特征,为层裂损伤的理论建模、数值模拟提供了物理依据。

关键词：冲击波延性金属损伤统计分析

延性金属层裂自由面速度曲线特征多尺度模拟研究

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爆炸与冲击 2021年第8期41卷 136-150页

作者：王云天曾祥国陈华燕杨鑫王放祁忠鹏四川大学建筑与环境学院深地科学与工程教育部重点实验室四川成都610065 成都理工大学环境与土木工程学院地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 西南大学材料与能源学院重庆400715

以延性金属钽为研究对象,对钽在平板撞击下的层裂行为进行了多尺度下的数值模拟研究,从微观视角对自由面速度曲线上的典型特征进行了新的解读。在宏观尺度,对比分析了光滑粒子流体动力学法(smootfied particle hydrodynamics,SPH)与Lagr... 详细信息

以延性金属钽为研究对象,对钽在平板撞击下的层裂行为进行了多尺度下的数值模拟研究,从微观视角对自由面速度曲线上的典型特征进行了新的解读。在宏观尺度,对比分析了光滑粒子流体动力学法(smootfied particle hydrodynamics,SPH)与Lagrange网格法以及几种本构模型的模拟结果及其适用性。通过与实验数据的对比表明,Steinberg-Cochran-Guinan本构模型在层裂模拟中与实验数据吻合较好,通过改变加载条件获得了不同应变率下的自由面速度曲线,分析了不同应变率下的自由面速度曲线中的典型特征。在微观尺度,采用分子动力学方法获得层裂区域内损伤演化情况,揭示了宏观尺度自由面速度曲线典型特征所蕴含的物理内涵。分析表明,层裂表现为材料内部微孔洞形核、长大和聚集的损伤演化过程,自由面速度曲线上的典型特征与层裂区域的损伤演化过程存在密切关联。Pullback信号是层裂区域内微孔洞形核的宏观表征;自由面速度曲线的下降幅值在一定程度上反映了微孔洞的形核条件,由此计算得到的层裂强度实际上是微孔洞的形核强度。此外,Pullback信号后的速度回跳速率反映了微损伤演化的速率。

关键词：平板撞击延性金属多尺度模拟自由面速度曲线

基于数字图像相关法的延性金属力学性能与失效模式研究

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基于数字图像相关法的延性金属力学性能与失效模式研究

作者：王梧旭东华理工大学

学位级别：硕士

数字图像相关法分为二维数字图像相关法(Two Dimensional Digital Image Correlation,2D-DIC)与三维数字图像相关法(Three Dimensional Digital Image Correlation,3D-DIC),是一种基于计算机视觉技术测量方法,工作原理是通过图像处理软件处理一系列带有灰度分布的散斑图,对比材料变形前后的散斑图得到全场应变与位移。与传统的引伸计、电阻应变片相比,由于其具有操作简单、全场非接触性、精度与可靠性高等优点,被广泛应用于材料变形,断裂监测等工程中。本文基于3DDIC,选用黄铜作为实验材料,通过大量实验研究了应变率、缺口大小与铜含量对黄铜力学性能的影响,还研究了应力状态对黄铜失效模式的影响,主要内容与结论为:(1)为研究应变率、缺口大小与铜含量对延性金属力学性能的影响,本文选用黄铜作为研究对象,采用控制变量法进行实验,利用3D-DIC分析黄铜抗拉强度、屈服强度等力学性能参数及应力应变曲线,得到了板材颈缩处的应变场与位移场。标定Johnson-Cook(J-C)本构模型的材料参数与断裂准则参数,将其应用于ABAQUS软件中进行有限元模拟。模拟结果与3D-DIC实验得到的力学参数值符合误差允许范围,应变场分布规律也与3D-DIC实验结果具有良好的一致性,较好地表征了拉伸实验过程。(2)为探究延性金属的失效模式,本文设计了两种双失效几何试样,即标准双失效试样与非对称双失效试样,选用H62黄铜作为研究对象,利用3D-DIC进行实验,结果表明标准双失效试样所有缺口均在高应力三轴度下失效,没有经历双失效模式;非对称双失效试样左、右两侧缺口在高应力三轴度下失效,中间缺口在低应力三轴度下失效,验证了双失效模式。标定Gurson–Tvergaard–Needleman(GTN)失效模型的材料参数,将其应用于ABAQUS有限元模拟,获得的应力三轴度/应变曲线在数值上验证了两种双失效试样不同失效模式,有限元模拟得到y轴方向应变场变化与分布规律均与3D-DIC实验结果具有良好的一致性,验证了GTN失效模型的有效性,进一步证明实验过程的准确性。(3)对黄铜失效区域断口进行扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)分析,发现标准双失效试样三个缺口区域断口都呈孔洞状,即韧窝断裂。非对称双失效试样左、右两侧缺口区域断口主要呈孔洞状,即韧窝断裂;中间缺口区域断口主要呈剪切带状,即剪切断裂,表明只有非对称双失效试样才满足设计双失效模式的目标。

关键词：数字图像相关法延性金属应变场 Johnson-Cook本构模型双失效模式