基于近场动力学的薄板弯曲大变形及断裂分析

申国哲; 王瑞阳; 夏阳; 郑国君

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基于近场动力学的薄板弯曲大变形及断裂分析

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薄板结构仅在较小的荷载下就能产生较大的位移、旋转,甚至引发结构产生裂纹并扩展,进而发生结构整体断裂,因此,建立薄板结构在大变形过程中的裂纹扩展及断裂仿真模型,具有重要的工程实际意义.文章建立了用于薄板结构几何大变形和断裂分析的近场动力学(PD)和连续介质力学(CCM)耦合模型.首先基于冯·卡门假设,采用更新的拉格朗日法得到薄板在几何大变形增量步下的虚应变能密度增量公式,并利用虚功原理和均质化假设求出几何大变形微梁键的本构模型参数;接着分别建立几何大变形薄板PD模型与CCM模型的虚应变能密度增量,并建立了薄板几何大变形PD-CCM耦合模型;最后模拟了薄板结构在横向变形作用下的渐进断裂过程,得到与实验结果高度一致的仿真结果,验证了所提出的几何非线性PD-CCM耦合模型的精度.结果表明:本文所提出的薄板PD-CCM耦合模型具有简单高效,无需考虑材料参数限制和边界效应的特点,可以很好地用于预测薄板结构在几何大变形过程中的局部损伤和结构断裂,有利于薄板结构的断裂安全评价和理论发展.

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来源
《力学学报》 |2023年第2期|381-389|共9页
作者
申国哲; 王瑞阳; 夏阳; 郑国君;
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作者单位

大连理工大学汽车工程学院;

大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类断裂理论;
关键词
近场动力学; 薄板弯曲; 大变形; 耦合; 裂纹扩展;

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