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基于材料损伤的水电站厂房上部结构地震易损性分析

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振动与冲击 2021年第1期40卷 264-270页

作者：石长征伍鹤皋高晓峰苏凯武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

水电站厂房上部钢筋混凝土框架-剪力墙结构在地震中易遭受破坏,基于材料损伤提出了上部结构抗震性能的评估方法,并采用有限元方法和增量动力分析法对厂房上部结构的地震易损性进行了分析。结果表明:水电站厂房上部结构主要的震损为墙柱... 详细信息

水电站厂房上部钢筋混凝土框架-剪力墙结构在地震中易遭受破坏,基于材料损伤提出了上部结构抗震性能的评估方法,并采用有限元方法和增量动力分析法对厂房上部结构的地震易损性进行了分析。结果表明:水电站厂房上部结构主要的震损为墙柱的开裂以及混凝土保护层的剥落,核心区混凝土的压损伤较小,厂房上部结构具有较高的抗震安全储备,发生严重破坏甚至倒塌的概率很小;通过材料损伤可以方便地判断构件的开裂、压碎等状态,进而判断构件破坏程度;在结构无损伤或者损伤很小时,采用层间位移角或者基于材料损伤判断得到的结构易损性差别较小,在损伤程度较大时,层间位移角易出现偏差;采用材料损伤来判断结构的损伤状态是可行的,与层间位移角相比更为直接,适用性更广。

关键词：水电站厂房框架-剪力墙结构地震易损性材料损伤增量动力分析

基于材料损伤的钢板加固半刚性组合节点抗倒塌性能分析

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建筑结构学报 2019年第3期40卷 240-246页

作者：高山郭兰慧张素梅西京学院陕西省混凝土结构安全与耐久性重点实验室陕西西安710123 重庆大学土木工程博士后流动站重庆400045 哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

当结构中竖向承重构件发生破坏后,节点的抗倒塌性能决定了荷载是否能可靠地传递给相邻结构构件,避免结构出现连续倒塌。为了提高节点的转动能力和抗倒塌能力,设计了一种钢板加固的半刚性组合节点,提出其理论模型,并推导相应的变形公式,... 详细信息

当结构中竖向承重构件发生破坏后,节点的抗倒塌性能决定了荷载是否能可靠地传递给相邻结构构件,避免结构出现连续倒塌。为了提高节点的转动能力和抗倒塌能力,设计了一种钢板加固的半刚性组合节点,提出其理论模型,并推导相应的变形公式,建立基于材料损伤的有限元分析模型对理论模型进行验证,并对该组合节点的抗倒塌性能进行分析。结果表明:钢板加强的节点并没有影响结构的前期性能,而是使结构提前进入过渡阶段,并且明显增大了结构的极限位移和极限荷载;该节点的理论模型及相应的变形公式可以精确预测钢板参与工作时对应的节点竖向位移;钢板两端连接点的初始距离和钢梁高度决定了钢板参与受力的时刻;采用类似具有"延时"作用的柔性组件可以起到与钢板相同的加固效果。

关键词：组合结构半刚性节点连续倒塌有限元分析材料损伤抗倒塌性能

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材料重复冲击损伤模型与数值计算方法研究

机械工程学报 2023年第2期59卷 138-150页

作者：王标杨素淞白春玉杨强胡伟平詹志新北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 中国飞机强度研究所结构冲击动力学航空科技重点实验室西安710065

基于连续介质损伤力学,将有效应力概念和应变等效假设应用于Johnson-Cook本构模型中,建立了重复冲击载荷作用下材料力学性能退化的损伤模型,以及考虑材料性能退化对冲击应力应变响应影响的数值计算方法。首先,推导了基于损伤耦合J-C本... 详细信息

基于连续介质损伤力学,将有效应力概念和应变等效假设应用于Johnson-Cook本构模型中,建立了重复冲击载荷作用下材料力学性能退化的损伤模型,以及考虑材料性能退化对冲击应力应变响应影响的数值计算方法。首先,推导了基于损伤耦合J-C本构模型的应力应变数值计算关系式,并在ABAQUS中进行二次开发,采用两种方法实现了考虑损伤影响的应力应变数值计算。进一步,建立了试件在重复冲击下损伤累积的计算方法,并采用所建方法对含缺口三点弯试件的重复冲击损伤进行了数值计算,研究了缺口根部应力应变及损伤度,并对试件整体损伤规律进行了分析。进一步开展了缺口三点弯试件的重复冲击试验,通过计算结果与试验结果的对比验证了建立的数值计算方法的可行性和适用性。与无损伤耦合模型计算结果相比,损伤耦合模型更能合理反映出缺口根部材料的力学性能退化过程以及损伤累积与冲击响应之间的相互影响。

关键词：连续介质损伤力学损伤耦合 J-C本构重复冲击材料损伤

长持续时间雷电流电弧下材料损伤的电–磁–热–力耦合分析

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中国电机工程学报 2022年第22期42卷 8382-8389页

作者：肖慈恩刘亚坤电力传输与功率变换控制教育部重点实验室(上海交通大学电气工程系) 上海市闵行区200240

材料遭受雷电直击后的损伤机理是飞机、油罐等系统雷电防护研究的基础。基于电弧的磁流体动力学及其放电时阴极–电弧–阳极的联合分析,该文建立长持续时间雷电流电弧下材料损伤的电–磁–热–力耦合模型,研究雷电流电弧的热流体动力学... 详细信息

材料遭受雷电直击后的损伤机理是飞机、油罐等系统雷电防护研究的基础。基于电弧的磁流体动力学及其放电时阴极–电弧–阳极的联合分析,该文建立长持续时间雷电流电弧下材料损伤的电–磁–热–力耦合模型,研究雷电流电弧的热流体动力学特征;计算雷电流电弧作用下材料的损伤深度,并讨论材料损伤过程中各能量的贡献以及影响因素。结果表明,以飞机常用材料铝合金3003为示例,在幅值为400A、持续时间为500ms的长持续时间雷电流分量作用下,材料的损伤深度计算值为3.52mm,相比试验结果误差为6.2%;电弧弧柱的峰值温度为29700K,流速峰值为254m/s,压力峰值为103.7kPa。此外考虑电弧与电极间的能量传递过程,认为电弧与阳极材料的电弧热传导和材料表面吸收的电子能量是造成材料损伤的主要原因。

关键词：雷电电弧材料损伤能量分析磁流体

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不同滑滚比下轮轨材料损伤行为

材料工程 2016年第2期44卷 75-80页

作者：周琰彭金方赵磊王文健李炜金学松朱旻昊西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室成都610031 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

在MMS-2A滚滑试验机上采用法向载荷120N(模拟轴重16t),转速500r/min,研究京沪高速铁路用钢轨U71MnK和车轮ER8配副在不同滑滚比下的材料损伤行为。利用SEM,EDX对不同滑滚比下的磨痕及剖面形貌和磨损表面元素进行分析。结果表明:不同滑滚... 详细信息

在MMS-2A滚滑试验机上采用法向载荷120N(模拟轴重16t),转速500r/min,研究京沪高速铁路用钢轨U71MnK和车轮ER8配副在不同滑滚比下的材料损伤行为。利用SEM,EDX对不同滑滚比下的磨痕及剖面形貌和磨损表面元素进行分析。结果表明:不同滑滚比下摩擦因数变化趋势反映材料损伤的过程;轮轨材料的硬化程度随滑滚比增加而增加;不同滑滚比条件下的损伤机制不同:在近似滚动条件下,轮轨材料损伤较轻,主要为氧化磨损和局部剥落。随着滑滚比增加,轮轨材料损伤逐渐发展为疲劳磨损为主,并伴随氧化磨损和磨粒磨损,且磨粒磨损程度随滑滚比的增加而增加。

关键词：滑滚比轮轨材料损伤磨损

基于材料损伤和失效准则的钢结构在强震下倒塌模拟分析方法

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土木工程学报 2014年第9期47卷 38-44页

作者：孔祥雄史铁花程绍革 University of Kansas 中国建筑科学研究院北京100013

首先介绍目前结构倒塌模拟分析中存在的主要问题,之后基于材料的损伤和失效准则,提出一种适用于钢结构在强震下的倒塌模拟方法。详细介绍这种方法的原理和步骤,以一个含有薄弱层的8层钢框架结构为例进行方法验证。定义钢材的初始损伤,... 详细信息

首先介绍目前结构倒塌模拟分析中存在的主要问题,之后基于材料的损伤和失效准则,提出一种适用于钢结构在强震下的倒塌模拟方法。详细介绍这种方法的原理和步骤,以一个含有薄弱层的8层钢框架结构为例进行方法验证。定义钢材的初始损伤,采用线性准则定义钢材的损伤演化规律,通过通用接触算法来模拟单元间的接触行为。获得模型的宏观倒塌形态,探讨模型倒塌前后典型楼层的水平加速度反应和竖向加速度反应的变化规律,并与相关试验研究结果进行比较,研究模型关键构件的滞回特性和失效机理。分析结果显示,所采用的基于材料损伤和失效准则的倒塌模拟方法能客观地描述结构构件累积损伤和失效的过程,同时也能较为准确地再现结构的倒塌形态。

关键词：结构倒塌材料损伤材料失效钢结构数值模拟

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金属材料损伤分析中的物理冶金分析技术

宇航材料工艺 2020年第6期50卷 15-30页

作者：王祺范映伟中国航空发动机集团中国航发北京航空材料研究院北京100097 中国航发北京航空材料研究院航空材料检测与评价北京市重点实验室材料检测与评价航空科技重点实验室中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095

综述了金属材料损伤分析中常用的五类物理冶金分析技术:组织结构分析技术;物理性能分析技术;化学成分分析技术;残余应力分析技术及原位分析技术。基于各类分析技术在金属材料损伤分析中的应用展开了详细讨论,并详细对比分析了各类分析... 详细信息

综述了金属材料损伤分析中常用的五类物理冶金分析技术:组织结构分析技术;物理性能分析技术;化学成分分析技术;残余应力分析技术及原位分析技术。基于各类分析技术在金属材料损伤分析中的应用展开了详细讨论,并详细对比分析了各类分析技术在损伤分析应用中的优势和局限性,同时针对损伤分析过程中各类分析技术的选择和使用提出了基本的思路。

关键词：物理冶金材料损伤微观组织原位分析残余应力

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浪击对船体材料损伤的计算机仿真研究

兵器材料科学与工程 2021年第1期44卷 73-77页

作者：任俊军郑州商学院信息与机电工程学院河南巩义451200

浪击对船体材料造成腐蚀,由此进行数值模拟计算机仿真及试验研究。通过Hyper mesh仿真平台构建船体有限元模型,用1阶VOF波仿真海浪模型,设置两种工况和8个测试点,分别测试不同工况与测试点下船体受浪击压力后损伤情况及应力变化;取两种... 详细信息

浪击对船体材料造成腐蚀,由此进行数值模拟计算机仿真及试验研究。通过Hyper mesh仿真平台构建船体有限元模型,用1阶VOF波仿真海浪模型,设置两种工况和8个测试点,分别测试不同工况与测试点下船体受浪击压力后损伤情况及应力变化;取两种厚度船体,分析海水冲刷下材料腐蚀情况。结果表明:船体静止与航速为1 m/s时,船体材料受压与受损伤程度分别为1.83 kPa、27%与3.54 kPa、53%;工况A时船底应力最大,工况B时船头应力最大。海浪冲刷时间越长,流速越快,腐蚀越严重,材料越厚越耐腐蚀。

关键词：浪击船体材料损伤数值模拟计算机仿真腐蚀

基于材料损伤的内隔板式异形钢管混凝土节点延性研究

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建筑结构 2019年第16期49卷 101-107页

作者：陈茜焦燏烽郭二伟白晓红河南科技大学土木工程学院

对9个内隔板式异形钢管混凝土节点试件进行了低周反复荷载试验,研究了该类节点试件损伤破坏全过程,得出节点域腹板肢钢腹板第一薄弱点、最薄弱点的位置,以及钢腹板全截面屈服时最薄弱点处残余应变发展规律。在此基础上,研究了内隔板式... 详细信息

对9个内隔板式异形钢管混凝土节点试件进行了低周反复荷载试验,研究了该类节点试件损伤破坏全过程,得出节点域腹板肢钢腹板第一薄弱点、最薄弱点的位置,以及钢腹板全截面屈服时最薄弱点处残余应变发展规律。在此基础上,研究了内隔板式异形钢管混凝土节点试件位移延性系数、塑性发展系数和延性发展系数,分析了柱截面形状、柱截面肢高肢厚比、轴压比、节点域第一薄弱点位置、最薄弱点位置对内隔板式异形钢管混凝土节点试件延性的影响。结果表明:该类节点试件位移延性系数高于普通钢筋混凝土异形节点的位移延性系数,表现出良好的抗震性能;柱截面肢高肢厚比相同时中节点试件塑性发展系数小于角节点、边节点试件,随着轴压比的增大中节点试件塑性发展系数逐渐增大;柱截面肢高肢厚比相同时角节点、边节点试件延性发展系数小于中节点试件,最薄弱点出现在节点域中心附近的试件延性发展系数较小;柱截面肢高肢厚比为3时的中节点、边节点试件塑性发展系数、延性发展系数平均值大于柱截面肢高肢厚比为2时的对应值。

关键词：异形钢管混凝土柱节点位移延性系数塑性发展系数延性发展系数材料损伤