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基于gurson模型的压力连接过程仿真及连接点强度预测

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基于Gurson模型的压力连接过程仿真及连接点强度预测

作者：刘松林华南理工大学

学位级别：硕士

随着汽车轻量化的发展,汽车车身中使用的钢板越来越薄,各种轻型材料如铝合金、镁合金被不断投入使用,采用传统的连接工艺对这些材料进行连接时遇到了挑战,在这种形势下,压力连接得到了迅速的发展。影响压力连接质量的因素较多,在... 详细信息

随着汽车轻量化的发展,汽车车身中使用的钢板越来越薄,各种轻型材料如铝合金、镁合金被不断投入使用,采用传统的连接工艺对这些材料进行连接时遇到了挑战,在这种形势下,压力连接得到了迅速的发展。影响压力连接质量的因素较多,在研究工作中,利用有限元仿真的手段替代试验是一种有效的方法。本文旨在改进与完善压力连接过程仿真模型及连接点强度试验仿真模型,在此基础上,通过对试验数据的统计分析,建立了连接点强度预测值与仿真值之间的关系,并对连接点的强度进行了预测。基于材料试验,对比研究了Hollomon、Ludwik、Voce以及Swift四种流动应力模型,确定了Hollomon模型为试样的流动应力外推模型,研究了gurson模型的材料参数对拉伸载荷的影响,确定了gurson模型参数。对影响连接过程仿真精度的诸多因素进行了对比研究,包括接触算法、ALE网格自适应、加载速率以及压边圈的边界条件等,通过在连接过程仿真模型中引入gurson材料损伤模型,达到了模拟连接过程材料破坏的目的,分析了连接过程材料最先断裂的位置。研究了三维预测模型的网格划分方法,分析了连接点的回弹过程,对连接点的剪切强度试验与拉伸强度试验进行了仿真分析,重点研究了强度试验仿真模型中约束边界条件对仿真结果的影响,分析了仿真结果与试验存在差异的原因,分析了连接点在剪切试验中卸载的原因。通过对试验数据进行统计分析,得到了仿真值的误差范围,建立了预测值与仿真值之间的关系表达式,在此基础上,对连接点的连接强度进行了预测,通过与试验进行对比,验证了预测值的准确性。本文的所做的工作可以为压力连接的仿真研究提供了较好的指导。

关键词： gurson模型压力连接有限元仿真强度预测

基于gurson模型的船用金属单向拉伸断裂分析

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船舶与海洋工程 2020年第4期36卷 44-49,70页

作者：王江超卓子超熊家炜华中科技大学船舶与海洋工程学院湖北武汉430074

船体结构在外力载荷的作用下会有断裂失效的风险,针对船用金属试件的单向拉伸断裂现象,采用gurson模型进行数值分析。阐述gurson模型及相关理论,并基于C++语言实现其求解功能。分别研究初始缺陷比例、外部载荷、材料弹性模量和抗断裂性... 详细信息

船体结构在外力载荷的作用下会有断裂失效的风险,针对船用金属试件的单向拉伸断裂现象,采用gurson模型进行数值分析。阐述gurson模型及相关理论,并基于C++语言实现其求解功能。分别研究初始缺陷比例、外部载荷、材料弹性模量和抗断裂性能对金属试件断裂现象的影响。通过与Q235低碳钢及铝合金的单向拉伸试验测量数据相对比,发现二者具有较好的一致性,说明该方法在评估结构断裂性能方面是可行的,程序是可靠的。

关键词：单向拉伸断裂 gurson模型空穴成核及生长塑性应变船用金属

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基于gurson模型的有限元冲击仿真

电子技术（上海） 2021年第6期50卷 20-23页

作者：涂瑞宸宁玮张东生陕西理工大学机械工程学院陕西723000

以ANSYS LS-DYNA显示动力学有限元软件为研究手段,分析基于gurson模型的铝棒在冲击加载下的变形及内部孔洞演化。结果表明,材料遭受动态载荷后会发生明显变形,在应力波加载过程中,材料并不是完全的拉伸变形,而是先承受压缩后经历拉伸过程。

关键词：计算机工程冲击载荷孔洞生长 LS-DYNA gurson模型

基于gurson模型和随机失效的破碎现象物质点方法模拟

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基于Gurson模型和随机失效的破碎现象物质点方法模拟

基于gurson-JC模型的铝合金6061T6和低碳钢Q235力学性能表征

中国计算力学大会'2010（CCCM2010）暨第八届南方计算力学学术会议（SCCM8）

作者：杨鹏飞张雄清华大学航天航空学院

破片杀伤战斗部是常规弹药战斗部的主要类型之一,它的杀伤力来源主要为高能炸药爆炸作用下战斗部壳体形成的大量高速碎片。破碎现象为强非线性问题,物质点法结合了欧拉和拉格朗日方法的优点,避免了有限元方法因网格畸变而产生的数值困难... 详细信息

破片杀伤战斗部是常规弹药战斗部的主要类型之一,它的杀伤力来源主要为高能炸药爆炸作用下战斗部壳体形成的大量高速碎片。破碎现象为强非线性问题,物质点法结合了欧拉和拉格朗日方法的优点,避免了有限元方法因网格畸变而产生的数值困难,非常适合于分析动态断裂等大变形问题。本文将gurson模型和材料随机失效方案引入到三维物质点法程序MPM3D中。在模拟爆炸荷载驱动下金属壳体膨胀问题时采用Grüneisen状态方程更新金属壳体的压力。当考虑微观损伤时(使用gurson模型),物质点的初始孔隙率服从Gauss分布,并使用Tepla-f失效准则;当初始孔隙率为0,且不考虑孔隙的成长和成核时,gurson模型退化为J2理论,此时采用服从Weibull分布的随机失效方案。由此使得物质点方法能够较好的模拟金属壳体在爆炸荷载作用下的破碎现象,并表征破片产生的随机性。文中首先在物质点法框架下实现了gurson模型,并用Taylor杆碰撞实验对模型进行了验证。对于两种方法模拟得到的金属壳体膨胀产生的破片形状和数量进行了分析,与经验公式的结果较为一致。当考虑材料的微观损伤时,金属壳体的失效区域分布较为分散,产生的碎片数量较多,碎片较小。结果显示引入gurson模型和随机失效两种方案的物质点法均能有效模拟破碎现象。

关键词：物质点法破碎 gurson模型随机失效

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2014年第6期37卷 641-644,694页

作者：陆善彬周璐瑶郭赛吉林大学汽车动态仿真与控制国家重点实验室吉林长春130025

文章对低碳钢Q235和铝合金6061T6试样在不同应力三轴度下进行拉伸试验,得到2种材料在不同工况下的力学性能。采用LS-OPT软件对gurson模型相关参数进行优化,该优化方法既可以提高参数确定的效率,同时可以使gurson模型在一定应力三轴度范... 详细信息

文章对低碳钢Q235和铝合金6061T6试样在不同应力三轴度下进行拉伸试验,得到2种材料在不同工况下的力学性能。采用LS-OPT软件对gurson模型相关参数进行优化,该优化方法既可以提高参数确定的效率,同时可以使gurson模型在一定应力三轴度范围内适用。但gurson模型不能准确预测在低应力三轴度下的失效,所以在低应力三轴度下引入Johnson-Cook模型的应变失效标准,以弥补剪切工况下的不足。通过比较gurson模型和Johnson-Cook模型对2种材料在不同应力三轴度下的仿真结果,确定2种材料的gurson-JC模型相关参数,以满足在较大范围内的应力三轴度下的仿真精准度。

关键词： gurson模型 Johnson-Cook模型 LS-OPT软件材料失效

基于gurson损伤力学模型的糜棱岩成因有限元分析

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固体力学学报 2006年第S1期27卷 143-147页

作者：胡宗军李和平白嘉楠合肥工业大学土木建筑工程学院工程力学系合肥230009

应用孔洞损伤的gurson模型,建立糜棱岩原岩细观孔洞损伤体胞单元,提出糜棱岩成因的损伤力学观点,统一解释糜棱岩成因研究中一些独特的地质现象.对一种具体原岩———花岗岩的细观孔洞损伤体胞单元作了有限元计算分析,并根据计算结果讨... 详细信息

应用孔洞损伤的gurson模型,建立糜棱岩原岩细观孔洞损伤体胞单元,提出糜棱岩成因的损伤力学观点,统一解释糜棱岩成因研究中一些独特的地质现象.对一种具体原岩———花岗岩的细观孔洞损伤体胞单元作了有限元计算分析,并根据计算结果讨论了各种应力对糜棱化过程的影响.

关键词： gurson模型糜棱岩损伤力学细观孔洞损伤体胞有限元分析

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铝合金在两种应力状态下损伤机理研究

稀有金属材料与工程 2006年第A02期35卷 236-240页

作者：朱浩朱亮陈剑虹兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室甘肃兰州730050

铝合金汽车构件在撞击的过程中,构件的应力状态各点均不相同,而且在撞击的过程中各点的应力状态随着时间变化而变化。为了研究铝合金构件在不同应力状态下损伤机理,采取了两种代表性的三轴应力状态,即缺口拉伸与纯剪切所产生的应力状态... 详细信息

铝合金汽车构件在撞击的过程中,构件的应力状态各点均不相同,而且在撞击的过程中各点的应力状态随着时间变化而变化。为了研究铝合金构件在不同应力状态下损伤机理,采取了两种代表性的三轴应力状态,即缺口拉伸与纯剪切所产生的应力状态。研究结果表明:缺口拉伸试验中,缺口根部产生相对较高的三轴应力,而且缺口根部明显产生微孔洞,随着应力的不断升高,微孔洞的体积分数不断增大。当达到材料的临界孔洞体积分数时,试样断裂:纯剪切试验中,三轴应力几乎等于0,在材料内部几乎没有产生微孔洞而产生了剪切带。剪切带在切应力的作用下变形不断增大,当到达材料的等效塑性断裂应变时,试样发生断裂;用gurson损伤模型和剪切失效分别模拟缺口拉伸和翦切试验,试验的工程应力-应变曲线与模拟的工程应力-应变曲线拟合的很好。

关键词：铝合金构件缺口拉伸纯剪切三轴应力 gurson模型剪切失效模型

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含缺陷韧性金属材料的失效评估研究

原子能科学技术 2012年第8期46卷 968-971页

作者：李铁萍王庆张春明环境保护部核与辐射安全中心北京100082

以韧性较好的核电站用结构钢S355为研究对象,进行了紧凑拉伸试样的断裂韧性试验,试验中发现随着拉力的增大,裂尖塑性垮塌代替了裂纹扩展,且失效载荷对应有限的塑性屈服范围。随后采用gurson模型模拟了该试样受拉伸载荷时的失效过程,计... 详细信息

以韧性较好的核电站用结构钢S355为研究对象,进行了紧凑拉伸试样的断裂韧性试验,试验中发现随着拉力的增大,裂尖塑性垮塌代替了裂纹扩展,且失效载荷对应有限的塑性屈服范围。随后采用gurson模型模拟了该试样受拉伸载荷时的失效过程,计算结果表明,该模型能较好地模拟裂纹尖端的塑性垮塌现象。最后结合试验结果和有限元模拟结果,建立了1条适用于S355钢的通用失效评估曲线,并确定了塑性失效载荷与裂纹长度之间的对应关系。

关键词：断裂韧性塑性垮塌 gurson模型失效评估曲线塑性失效载荷

小冲杆试验中摩擦系数及试样厚度对载荷-位移曲线及断裂位置的影响

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塑性工程学报 2012年第3期19卷 118-123页

作者：张广哲徐一飞关凯书华东理工大学机械与动力工程学院上海200237

基于gurson弹塑性损伤理论,应用大型有限元软件ABAQUS对小冲杆试验全过程进行模拟,通过0.5mm厚试样载荷-位移曲线的模拟值与试验值对比,确保有限元模型参数的准确性,进而得出钢珠与试样间的摩擦作用对载荷-位移曲线及断裂位置的影响,以... 详细信息

基于gurson弹塑性损伤理论,应用大型有限元软件ABAQUS对小冲杆试验全过程进行模拟,通过0.5mm厚试样载荷-位移曲线的模拟值与试验值对比,确保有限元模型参数的准确性,进而得出钢珠与试样间的摩擦作用对载荷-位移曲线及断裂位置的影响,以及试样厚度对断裂位置的影响。

关键词：小冲杆 gurson模型有限元