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冲击载荷作用下颗粒材料动态力学响应的近场动力学模拟
被引量：
33
1
作者
章青
顾鑫
郁杨天
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第1期56-63,共8页
颗粒材料在冲击载荷作用下的动态力学行为是学术界关注的热点问题.新近问世的近场动力学(peridynamics)理论将材料视为由大量有限体积和有限质量的物质点组成,基于非连续性和非局部作用假定建模,建立空间积分形式的运动方程,自然适应于...
颗粒材料在冲击载荷作用下的动态力学行为是学术界关注的热点问题.新近问世的近场动力学(peridynamics)理论将材料视为由大量有限体积和有限质量的物质点组成,基于非连续性和非局部作用假定建模,建立空间积分形式的运动方程,自然适应于颗粒材料动态力学行为的描述与分析.发展了描述颗粒间接触作用的物质点尺度的排斥力模型,考虑近场动力学方法中非局部长程力特征,改进了近场动力学中的初始微观弹脆性(prototype microelastic brittle,PMB)模型的本构力函数,并消除了原PMB模型中存在的"边界效应"问题.计算分析了冲击载荷作用下碳化钨陶瓷颗粒体系的动态力学响应,得到了不同冲击速度下颗粒体系的冲击波速,PD计算结果与试验结果高度一致;通过颗粒物质点尺度作用描述单颗粒尺度的接触作用,很好地再现了颗粒的转动与平动、颗粒挤压变形以及颗粒破碎等现象;刚性冲击板附近同时存在严重的颗粒破碎与轻微的颗粒损伤,远离冲击板的部分颗粒出现破损,且颗粒破碎主要是由颗粒间挤压、碰撞以及相对滑动剪切作用造成的.研究结果表明,所发展的计算模型和分析方法能很好地反映颗粒材料动态力学行为,具有广泛的应用价值.
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关键词
近场动力学
颗粒材料
动力响应
冲击破碎
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职称材料
非常规态型近场动力学热黏塑性模型及其应用
被引量：
15
2
作者
王涵
黄丹
+1 位作者
徐业鹏
刘一鸣
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第4期810-819,共10页
在非常规态型近场动力学(non-ordinary state-based peridynamics,NOSB-PD)理论框架下构建了考虑应变率效应、塑性硬化、热软化效应和材料断裂特征的非局部三维热黏塑性固体本构模型以及相应的非局部空间积分型数值算法,并应用于金属类...
在非常规态型近场动力学(non-ordinary state-based peridynamics,NOSB-PD)理论框架下构建了考虑应变率效应、塑性硬化、热软化效应和材料断裂特征的非局部三维热黏塑性固体本构模型以及相应的非局部空间积分型数值算法,并应用于金属类材料和构件在冲击载荷作用等工况下的高应变率热黏塑性变形与破坏分析.通过对经典含初始裂纹Kalthoff-Winkler板冲击试验进行三维近场动力学模拟,可得到裂纹的起裂角度、扩展路径、扩展速度以及裂纹扩展过程中靶板等效应力和温度分布,所得结果与已有试验结果和其他数值方法结果吻合较好.在此基础上,应用该模型分析了不同冲击速度作用下金属靶板的变形与裂纹扩展过程,结果表明:该模型能较好地模拟不同冲击速度(应变率)情况下靶板的变形与破坏全过程.随着冲击速度变化,初始裂纹的起裂时间、扩展方向和扩展速度呈一定规律变化.冲击速度越低,起裂时间越晚(直至冲击速度低于某值时初始裂纹不扩展),裂纹扩展速度峰值越低,冲击过程中靶板温度峰值越低,完全扩展所需时间越长.
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关键词
冲击破坏
热黏塑性
非常规态型近场动力学
裂纹扩展
非局部模型
Kalthoff-Winkler试验
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职称材料
题名
冲击载荷作用下颗粒材料动态力学响应的近场动力学模拟
被引量：
33
1
作者
章青
顾鑫
郁杨天
机构
河海大学力学与材料学院工程力学系
出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016年第1期56-63,共8页
基金
国家自然科学基金(11372099
11132003
+1 种基金
51179064)
江苏省自然科学基金(BK20151493)资助项目
文摘
颗粒材料在冲击载荷作用下的动态力学行为是学术界关注的热点问题.新近问世的近场动力学(peridynamics)理论将材料视为由大量有限体积和有限质量的物质点组成,基于非连续性和非局部作用假定建模,建立空间积分形式的运动方程,自然适应于颗粒材料动态力学行为的描述与分析.发展了描述颗粒间接触作用的物质点尺度的排斥力模型,考虑近场动力学方法中非局部长程力特征,改进了近场动力学中的初始微观弹脆性(prototype microelastic brittle,PMB)模型的本构力函数,并消除了原PMB模型中存在的"边界效应"问题.计算分析了冲击载荷作用下碳化钨陶瓷颗粒体系的动态力学响应,得到了不同冲击速度下颗粒体系的冲击波速,PD计算结果与试验结果高度一致;通过颗粒物质点尺度作用描述单颗粒尺度的接触作用,很好地再现了颗粒的转动与平动、颗粒挤压变形以及颗粒破碎等现象;刚性冲击板附近同时存在严重的颗粒破碎与轻微的颗粒损伤,远离冲击板的部分颗粒出现破损,且颗粒破碎主要是由颗粒间挤压、碰撞以及相对滑动剪切作用造成的.研究结果表明,所发展的计算模型和分析方法能很好地反映颗粒材料动态力学行为,具有广泛的应用价值.
关键词
近场动力学
颗粒材料
动力响应
冲击破碎
Keywords
peridynamics
granular materials
dynamic response
impact crushing
分类号
O130.10 [理学—基础数学]
O130.15 [理学—基础数学]
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职称材料
题名
非常规态型近场动力学热黏塑性模型及其应用
被引量：
15
2
作者
王涵
黄丹
徐业鹏
刘一鸣
机构
河海大学力学与材料学院
出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第4期810-819,共10页
基金
国家自然科学基金(51679077
11132003)
+2 种基金
中央高校基本科研业务费(2015B18314
2017B13014)
NSFC-广东联合基金(第二期)超级计算科学应用研究专项(U1501501)资助项目
文摘
在非常规态型近场动力学(non-ordinary state-based peridynamics,NOSB-PD)理论框架下构建了考虑应变率效应、塑性硬化、热软化效应和材料断裂特征的非局部三维热黏塑性固体本构模型以及相应的非局部空间积分型数值算法,并应用于金属类材料和构件在冲击载荷作用等工况下的高应变率热黏塑性变形与破坏分析.通过对经典含初始裂纹Kalthoff-Winkler板冲击试验进行三维近场动力学模拟,可得到裂纹的起裂角度、扩展路径、扩展速度以及裂纹扩展过程中靶板等效应力和温度分布,所得结果与已有试验结果和其他数值方法结果吻合较好.在此基础上,应用该模型分析了不同冲击速度作用下金属靶板的变形与裂纹扩展过程,结果表明:该模型能较好地模拟不同冲击速度(应变率)情况下靶板的变形与破坏全过程.随着冲击速度变化,初始裂纹的起裂时间、扩展方向和扩展速度呈一定规律变化.冲击速度越低,起裂时间越晚(直至冲击速度低于某值时初始裂纹不扩展),裂纹扩展速度峰值越低,冲击过程中靶板温度峰值越低,完全扩展所需时间越长.
关键词
冲击破坏
热黏塑性
非常规态型近场动力学
裂纹扩展
非局部模型
Kalthoff-Winkler试验
Keywords
impact failure
thermo-visco-plasticity
non-ordinary stated-based peridynamics
crack propagation
non-local model
Kalthoff-Winkler experiment
分类号
O130.10 [理学—基础数学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
冲击载荷作用下颗粒材料动态力学响应的近场动力学模拟
章青
顾鑫
郁杨天
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2016
33
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
非常规态型近场动力学热黏塑性模型及其应用
王涵
黄丹
徐业鹏
刘一鸣
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2018
15
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职称材料
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