毛慧娜
,
陶伟明
材料科学与工程学报
多铁性材料在实际应用中往往需要考虑多场动态耦合效应.为研究磁电多铁性复合材料的动态耦合效应及其界面的影响,建立了在动态激励下磁电耦合响应的有限元分析模型,其中采用内聚力模型单元模拟压电和压磁材料间界面,以表征其刚度和强度.对多个算例进行了磁电动态耦合响应分析,考察了界面刚度以及边界条件对动态磁电耦合响应的影响.结果显示,界面刚度和边界约束对磁电多铁性复合材料的动态耦合效应有较大影响,界面刚度越大,耦合效应越强.
关键词:
多铁性复合材料
,
内聚力单元
,
动态磁电耦合
,
有限元法
刘鹏飞
,
王双连
,
陶伟明
,
郭乙木
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.03.028
运用基于能量的裂纹偏移准则,分别建立了两相和三相复合材料基体裂纹偏移/穿透的轴对称有限元模型,考察了纤维体积分数、描述材料特性弹性失配的Dundurs参数α和相对裂纹扩展长度ad/ap对相对能量释放率Gd/Gp的影响.将两相复合材料的有限元结果与He等人的结果进行对比,进一步考察了三相复合材料界面层厚度和Dundurs参数α1和α2对Gd/Gp的影响.分别将碳涂层SiC纤维增强复合材料SiC/C/Ti-6A1-4V和碳涂层陶瓷基增强复合材料SiC/C/SiC运用于有限元分析中,结果表明,所建立的模型能够准确地预测和比较基体裂纹偏移的机理.
关键词:
裂纹偏移/穿透
,
界面/界面层
,
能量释放率
,
有限元法
,
SiC纤维增强复合材料
黄丹
,
陶伟明
,
郭乙木
中国有色金属学报
应用分子动力学方法模拟了单晶镍纳米薄膜受单向拉伸破坏的过程, 得出纳米尺度单晶镍薄膜的应力-应变关系、能量演化曲线和镍薄膜构型的变化及微损伤的形成和扩展过程. 模拟采用原子镶嵌势描述原子间作用, 得到镍单晶薄膜的弹性模量, 分析了拉伸过程中系统原子能量、应力变化和外荷载的关系. 结果表明: 纳米薄膜的自由表面影响拉伸过程中原子的运动和薄膜整体力学性能, 纳米薄膜破坏的几何特征是原子空位的连接和晶胞缺陷的扩展; 单晶的断裂接近脆性断裂, 模拟得到纳米薄膜的断裂强度符合Griffith脆性断裂的能量平衡理论.
关键词:
分子动力学
,
镍
,
单向拉伸
,
镶嵌原子法
黄丹
,
陶伟明
,
郭乙木
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2005.03.001
采用原子镶嵌势函数模拟单晶纳米铝丝在受单向拉伸时的变形破坏过程,分析了纳米铝丝的力学性能及微缺陷形成与演化过程.模拟表明纳米金属丝在无外载荷状态存在本征应力,原子缺陷从自由表面开始向内部扩展.自由表面发射位错,位错的移动消耗能量导致了纳米丝的塑性,自由表面原子的不稳定运动降低了纳米丝的强度.模拟得到单晶铝纳米丝的弹性模量和断裂强度,证明纳米丝的破坏从能量平衡角度符合Griffith断裂理论.
关键词:
铝
,
拉伸
,
分子动力学
,
镶嵌原子法
张佳敏
,
耿黎明
,
陶伟明
材料科学与工程学报
本文给出了半椭圆表面裂纹疲劳扩展的一种有限元仿真分析方法,并对潜艇锥柱结合壳焊趾处压弯联合交变载荷作用下的裂纹扩展进行了计算分析.该方法利用有限元分析计算裂纹前沿应力强度因子,采用Paris公式预测裂纹扩展速率及扩展量,对有限元网格随着裂纹的扩展进行自动重构,从而模拟分析裂纹的疲劳扩展过程.考察了两种初始尺寸半椭圆表面裂纹的情况,计算了裂纹尺寸、应力强度因子随裂纹扩展的变化历程.仿真计算结果表明,初始裂纹尺寸对于疲劳扩展的影响主要体现在初、中期的扩展上,对后期的扩展速率、裂纹形态影响不大;当考虑了焊接区应力集中效应后,扩展的速度提高,总的疲劳扩展寿命下降.本文方法和程序可用于其他较复杂构件表面裂纹的扩展分析.
关键词:
压-弯构件
,
疲劳扩展
,
半椭圆表面裂纹
,
锥柱结合壳
刘鹏飞
,
陶伟明
,
郭乙木
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.04.032
纤维桥连效应对纤维加强基体复合材料疲劳过程中的裂纹增长具有重要影响.由于纤维桥连疲劳裂纹相关的数据呈现出一定的统计特性,因此本文建立了纤维桥连疲劳裂纹扩展的首次穿越扩散过程随机模型.首先基于Paris定律,考虑到材料的非均匀性和外载的随机性,将纤维桥连疲劳裂纹增长过程假定为扩散的Markov过程,且应用随机平均法,建立了转移概率密度满足的FPK方程;其次建立了首次穿越纤维桥连疲劳裂纹扩展时间的条件矩应满足的微分方程,并且解得第k阶条件矩.从数值结果得出,建立的随机模型对于模拟纤维桥连是比较有效的.
关键词:
纤维桥连
,
疲劳可靠性和寿命
,
首次穿越扩散过程
,
随机平均
