一、J-积分的弹塑性分析（论文文献综述）
李亚[1]（2021）在《理想弹塑性材料有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区及裂尖张开位移分析》文中研究说明在弹塑性断裂力学分析中,D.S.Dugdale针对具有中心裂纹的理想弹塑性金属薄板拉伸问题,基于真实裂纹前沿塑性区边界应力场无奇异性的物理本质,提出了着名的Dugdale模型,将裂纹塑性区分析转化为了虚拟裂纹尖端的应力强度因子叠加和求解。该模型因其物理概念清晰、对塑性区尺寸的预测与实验结果非常吻合,而成为断裂力学历史上最着名的成果之一。但是,经典的Dugdale模型仅适用于无限宽裂纹板的解析分析,使其适用性和工程价值受到了极大限制。针对Dugdale模型一直难以扩展到有限宽裂纹板分析这一长期未解决的断裂力学难题,本文针对理想弹塑性材料,基于裂纹线场分析方法,解决了有限宽裂纹板Dugdale模型虚拟裂纹在特定边界条件下应力强度因子的解析求解,得出了有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区尺寸的解析表达式,其结果与经典实验结果吻合,并实现了对Dugdale模型裂纹尖端张开位移的解析分析。本文采用有限元分析方法对Dugdale模型的解析结果进行了对比分析,结果吻合良好。本文还针对带裂纹的桥梁钢箱梁底板,建立了Dugdale模型,并进行了适应性分析,在此基础上,计算了塑性区长度和裂尖张开位移,并给出了工程分析方法,为解决实际工程问题提供了理论依据和支撑。本文主要研究内容及成果如下:（1）基于应力强度因子裂纹线场分析求解方法,解决了有限宽裂纹板Dugdale模型解析分析关键问题——I型有限宽裂纹板虚拟裂纹在虚拟扩展部分均布作用压力下应力强度因子的求解,所得解析结果与有限元等结果吻合度高,当板宽趋于无限大时,与相应的无限宽裂纹板的解答一致。这一关键问题的解决,为有限宽裂纹板Dugdale模型解析分析提供了基础;（2）基于无限宽裂纹板Dugdale模型,针对经典加载情况下有限宽裂纹板,即垂直于裂纹方向作用均布应力的I型有限宽中心裂纹板条,建立了Dugdale模型,基于求得的有限宽裂纹板应力强度因子和虚拟裂纹尖端应力场奇异性为零的物理本质,得出了Dugdale模型塑性区尺寸与外载、裂纹长度以及板宽之间的关系,给出了有限宽板对相应无限宽板的Dugdale模型修正系数和其塑性区长度的表达式,以及塑性区相对长度与载荷比的关系曲线,成功的将Dugdale模型解析拓展到了有限宽裂纹板问题分析;（3）对Dugdale本人提出的Dugdale模型塑性区理论曲线与实验值之间的差异性进行了分析,结果表明,本文所得解析结果中塑性区尺寸与Dugdale本人的实验高度吻合,消除了Dugdale基于无限宽板模型的塑性区理论曲线与Dugdale本人针对实际有限宽板的实验值之间存在的差异性,解释了Dugdale模型塑性区尺寸与实验结果差异性的物理本质,验证了本文Dugdale模型解析结果与实验结果了高度吻合性;（4）利用卡氏定律和Paris位移公式,基于弹性应变能与应力强度因子（与裂纹扩展力相对应）的关系、对经典荷载作用下有限宽裂纹板裂尖张开位移进行分析求解,给出了用积分形式表达的有限宽裂纹板裂尖张开位移解析表达式,可针对具体裂纹问题进行数值求解,为实际工程中真实存在的有限宽板裂纹问题弹塑性分析与断裂判据建立提供了理论依据;（5）针对带裂纹的桥梁钢箱梁底板,分析了有限宽裂纹板Dugdale模型的适用性,分别对考虑与不考虑底板纵肋的情形,进行了Dugdale模型解析分析和有限元分析,分析表明,本文有限宽板Dugdale模型可有效用于底板中心裂纹钢箱梁塑性区长度和裂尖张开位移分析和计算,具有较高准确性,并给出了有限宽裂纹板Dugdale模型工程分析方法,可为带裂纹工作桥梁结构分析提供理论支撑。本文所得有限宽板Dugdale模型扩展了Dugdale经典模型的适用范围,突破了无限宽板Dugdale模型难以直接用于工程实际有限宽裂纹板结构分析的局限性,可直接应用于工程实际结构分析中,如桥梁钢箱梁裂纹Dugdale塑性区分析和裂尖张开位移分析,结果具有较高准确性。
杨会超[2]（2021）在《基于近场动力学的起重机主梁损伤机理及识别方法研究》文中研究表明作为现代工业的重要设备之一,起重机的运行吨位及速度不断提升,显着地提高了企业的生产能力及生产效率。同时,起重机经常在重载、高使用频率的工作环境下运行,发生事故往往会造成恶劣的影响,其安全性受到越来越多的重视。主梁作为起重机机械结构的关键部件之一,结构复杂且制造工艺繁琐,在运行中长期承受重载和循环冲击载荷的作用,容易产生损伤,甚至引发安全事故。然而,现有的超声波、涡流探伤等局部无损检测方法,不能全面反映起重机械结构及主梁的健康状况,且不具有预先性,难以满足有效识别起重机主梁损伤的需要。因此,迫切需要研究起重机主梁的损伤机理,并结合损伤识别方法,对主梁的损伤进行识别。本论文针对起重机主梁损伤机理复杂,以及现有主梁损伤识别方法存在的不足,通过近场动力学理论建立起重机主梁模型,研究起重机主梁以弹塑性变形、裂纹萌生和扩展为形式的损伤机理,以及在损伤演化过程中出现的应变、应力波等工程可测信号的产生机理与传播特性。并在此基础上,结合信号分析与处理方法,对损伤进行识别,为起重机主梁的结构安全性评估提供依据。论文主要工作如下:（1）对近场动力学的理论及三种数值模型的发展进行对比分析,分别从本构模型、数值计算方法、耦合方法等方面评述了近场动力学理论的研究现状;详细讨论了近场动力学理论在损伤与破坏和弹性波传播方面的应用研究。通过对损伤识别理论与近场动力学理论的系统综述,突出其在损伤识别方面应用的优势。（2）通过构建弹塑性本构关系,提出适用于研究金属材料弹塑性变形的改进近场动力学微极模型,分析金属材料的弹塑性变形及损伤演化;并提出异种材料交界面的近场动力学微极模型,研究焊接结构的弹塑性变形及损伤演化。针对近场动力学微极模型可变泊松比的特点,结合弹塑性力学理论,通过物质点位移计算应变数值,并采用米塞斯屈服理论判断弹塑性变形状态,针对物质点的应变数值采用不同的本构方程来数值模拟金属材料的弹塑性变形,以及损伤演化;同时,通过交界面的等截面复合梁模型,将不同材质的复合键组成“微极梁”,建立异种材料交界面近场动力学微极模型,分析异种材料交界面的弹塑性变形及损伤演化。（3）根据疲劳理论及断裂力学,在近场动力学普通态基模型的基础上提出了基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型。在疲劳裂纹萌生阶段,根据疲劳理论的局部应变法,结合Manson-Coffin公式及疲劳元模型,通过分析初始核心键在循环载荷下的循环伸长率提出了疲劳核心键的剩余寿命公式,得到主梁裂纹萌生阶段的疲劳寿命及损伤位置。在疲劳裂纹扩展阶段,根据疲劳裂纹扩展过程中物质点的键平均伸长率,提出哑点模型定量描述疲劳裂纹扩展路径。针对单裂纹或对称裂纹的简单疲劳损伤形式,提出近场动力学全域虚拟裂纹闭合法,分析疲劳裂纹扩展过程中结构体的应变能释放率及应力强度因子;针对复杂/多疲劳裂纹的损伤形式,提出近场动力学局域虚拟裂纹闭合法来计算裂尖虚拟裂纹闭合区域键的闭合功,从而得到损伤过程中应变能释放率及应力强度因子的变化情况。并针对复合型疲劳裂纹,将应变能释放率与最大周向应力理论相结合,提出疲劳裂纹模式分解方法。（4）采用所提出的近场动力学方法,分析起重机主梁的损伤机理。针对起重机主梁的弹塑性变形及损伤,采用改进后的近场动力学微极模型,分析主梁模型在损伤过程中的应变分布、裂纹长度以及承载力,并模拟含止裂孔工艺的主梁损伤演化,发现存在的初始裂纹容易导致主梁的损伤;针对起重机主梁的焊接结构,采用提出的异种材料交界面微极模型,数值计算主梁焊接结构的损伤演化,分析不同缺陷对焊缝的影响,得到了焊接结构的损伤机理;针对起重机主梁的疲劳损伤,采用基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型,分析主梁模型的疲劳裂纹萌生位置及寿命,分析了不同循环载荷最大值、不同应力比下主梁模型的疲劳裂纹扩展长度与寿命的关系,得到起重机主梁的疲劳损伤机理。（5）以起重机主梁在工作中承受冲击载荷时产生的应变信号为研究对象,提出一种基于近场动力学普通态基模型的主梁应变模态损伤识别方法。根据近场动力学普通态基模型,建立了起重机主梁的三维模型,模拟主梁在工作冲击载荷下的应变信号,并结合机械振动理论,得到主梁模型的应变模态;计算应变模态得到主梁上均布节点的差分曲线,并通过构建损伤位置敏感系数,实现损伤位置的识别;同时,利用损伤位置局部的应变模态差分数据建立ARMA模型,通过模型的预测功能得到主梁损伤节点在未损伤情况下的应变差分数据,从而通过构建的损伤程度系数来定量识别主梁结构的损伤程度。最后,通过起重机主梁模型的应变模态测试实验,对所提出的主梁损伤识别方法进行验证。
徐业守[3]（2020）在《粘弹性阻尼器微观减震机理、试验与减震结构研究》文中研究指明地震是一种常见的自然灾害,结构地震反应过大时会产生破坏甚至倒塌现象,造成大量生命和财产损失,如何降低结构地震响应、提高结构抗震性能是一个十分重要的研究课题。作为一种典型的被动消能减震装置,粘弹性阻尼器具有耗能性强、结构简单、安装方便、价格低廉等优势,在结构减震控制中广泛应用。目前,国内外学者对建筑结构粘弹性阻尼减震技术进行了大量的研究,做出了许多成果,但仍存在一些问题需要继续深入研究,特别是在微细观层面对粘弹性阻尼器的研究相对较少。因此,本文从微细观角度出发,对粘弹性材料微细观力学行为及耗能机理、粘弹性阻尼器动态力学性能试验和有限元分析、粘弹性阻尼器力学模型、粘弹性阻尼结构减震分析等方面进行了研究,主要的研究工作如下所示:（1）对粘弹性材料分子链网络的微观构型进行空间简化。研究了交联网链、周围分子链的约束作用、分子链缠结网链和类缠结网链对粘弹性材料力学行为的影响;研究了自由分子链结构、分子链非平衡缠结网链、非平衡类缠结网链和填料网络对粘弹性材料能量耗散的影响。结果表明,粘弹性材料的力学性能和耗能能力与橡胶基体的微观分子结构和填料网络体系密切相关。（2）采用分子动力学模拟方法,从微观尺度对粘弹性材料的力学行为进行模拟,分析了分子链长度、环境温度和加载速率对粘弹性材料力学行为的影响。采用代表体积单元方法,借助ABAQUS软件进行有限元计算,在细观尺度对炭黑填充粘弹性材料的力学行为和耗能性能进行了研究。验证了填料结构对粘弹性材料模量和耗能性能的增强效应。（3）在粘弹性材料微细观力学行为和耗能机理研究的基础上,研制了具有较好力学性能和耗能能力的粘弹性材料和阻尼器。在不同环境温度、加载频率和位移幅值下对粘弹性阻尼器进行了动态力学性能试验,分析了温度、频率和位移对阻尼器力学性能和耗能能力的影响。结果表明,所研制的粘弹性阻尼器在不同条件下均具有较好的耗能性能,温度、频率和位移幅值对阻尼器的力学性能和耗能能力影响显着。（4）采用有限元方法对粘弹性阻尼器动态力学性能和耗能能力作进一步分析。研究了尺寸变化对阻尼器性能的影响,对正弦位移加载下阻尼器的自升温现象和升温过程中阻尼器性能的变化进行了讨论,并对阻尼器在工作过程中的开裂破坏进行了研究。结果表明,粘弹性阻尼器的等效刚度、等效阻尼和单圈滞回耗能受阻尼器尺寸变化影响较大。随着加载圈数增多,粘弹性层自升温现象明显,材料内部温度升高对阻尼器工作性能影响较大。最大剪切应变、加载速率和初始裂纹长度等显着影响界面处裂纹的产生和扩展。（5）从粘弹性材料微观分子构型出发,借助分数阶力学模型对材料的粘滞阻尼特性进行表征,采用温频等效原理和幅温等效原理,研究了温度和位移幅值对阻尼器动态力学性能的影响,提出了粘弹性材料的等效分数阶多层网络链模型和等效分数阶微观结构力学模型。与试验结果的对比表明,所提模型能够较好描述加载频率、环境温度、位移幅值、填料和分子网链微观结构等对阻尼器性能的影响。（6）基于钢筋混凝土框架结构的杆系模型,编制了有控和未控条件下粘弹性阻尼减震结构的弹塑性时程分析程序。考虑常遇和罕遇地震下结构的楼层响应,采用粘弹性阻尼器对钢筋混凝土框架结构进行减震加固设计。考虑减震方案的安全性和经济性,采用遗传算法对粘弹性阻尼器的数量和安装位置进行了优化分析,并对优化方案的减震效果进行了验证。本文的创新性主要表现为:（1）揭示了粘弹性材料微细观力学行为和耗能机理,发现了交联网链、缠结网链、类缠结网链和填料网络结构对材料弹性力学性能和能量耗散的影响规律。（2）通过对粘弹性阻尼器在宽温域（-10℃～40℃）的系统性能试验,发现等效刚度和等效阻尼等动态参数在低温区变化较快及高温区变化较慢并趋于均一值的特性,同时研究了阻尼层损伤开裂扩展规律,发现最大剪切应变、加载速率和初始裂纹长度对界面处裂纹的产生和扩展影响很大。（3）提出了可以较好描述粘弹性阻尼器动态力学性能和耗能能力随温度、频率和位移变化的微观链结构力学模型。
赵宁[4]（2019）在《含轴向裂纹天然气管道断裂特性与修复研究》文中研究说明随着天然气在能源消耗比例中的增加,我国天然气输送管道建设呈现迅猛的发展势头,陆续建成了西气东输一线、二线工程,三线工程也已基本完成,形成横贯我国大江南北的能源动脉网络,随之而来的便是天然气管道安全问题。由于管道在制造安装以及服役过程中,不可避免的因环境腐蚀、机械损伤等原因产生缺陷,这些缺陷极易在内部介质的作用下萌生为轴向裂纹,严重降低了管道强度与可靠性,采用传统的强度理论无法对管道状态做出评价,也无法对管道的修复止裂给出合理的方案。本文结合弹塑性断裂力学理论与复合材料力学理论,对含轴向穿透裂纹天然气管道断裂特性与管道修复进行了研究。在弹塑性断裂力学理论研究的基础上,建立了含轴向裂纹天然气管道有限元模型,设计小尺寸含裂纹管道试验,通过测定裂尖附近环向应变验证了有限元模型的可行性。基于该模型研究了裂尖J积分沿壁厚方向的分布规律,结果表明J积分沿壁厚方向呈现中间大两端小的分布规律;研究了管道参数对J积分的影响,结果表明J积分与裂纹长度呈现正相关性,与管道壁厚呈负相关性;基于裂纹尖端张开角准则建立了含裂纹管道极限载荷的计算模型,经现有试验数据验证表明该计算模型具有较高的准确性。研究了内聚力模型理论及其在裂纹扩展中的应用,基于内聚力模型建立天然气管道轴向裂纹动态扩展有限元模型,通过管道极限载荷验证了模型的可行性。基于该模型研究了不同载荷下裂纹扩展速度与裂纹尖端张开角随时间的变化规律,结果表明二者呈现负相关性,体现裂纹扩展力对裂纹扩展的驱动作用。研究了复合材料力学理论,并建立复合材料修复含轴向裂纹管道的有限元模型,将修复前后裂尖J积分的比值定义为评价修复效果的止裂系数,从而研究了复合材料的铺设角度、修复长度、修复厚度以及管道尺寸参数对止裂性能的影响,并给出了特定修复参数下止裂系数的计算公式。
赫文博[5]（2019）在《含裂纹输气管道安全评定研究》文中研究表明伴随“一带一路”、能源革命等国家战略的不断推进,我国油气管道建设高速发展,其面临的安全问题逐步凸显。其中由制造、安装以及服役环境等因素造成的管体裂纹缺陷对管道的安全运行带来了严峻挑战。因此,有必要开展含裂纹输气管道安全评定研究。现有标准对输气管道半椭圆裂纹安全评定参量的求解不仅复杂、繁琐,且安全评定时应求解裂纹前缘（0°～180°）哪一点的断裂参量也未明确,缺乏针对性和实用性;同时在对输气管道多裂纹进行安全评定时,当前采用包络合并准则,但包络合并准则忽略了裂纹间的相互干涉影响而使评定结果具有一定的保守性。针对以上不足,本文主要完成了以下工作:（1）介绍含裂纹输气管道安全评定理论,明确含裂纹输气管道失效准则以及安全评定所需基本参量。（2）含裂纹输气管道有限元模型建立及验证,包括基于3D-VCCT法三维表面裂纹建模和基于围线积分法（seam法）三维表面裂纹建模。为验证有限元模型的有效性,以《应力强度因子手册》提供的解析解为基准,在对比两种方法计算精度、计算效率以及建模难易程度的基础上,优选3D-VCCT法作为后续线弹性断裂分析的基础。（3）对含裂纹输气管道进行线弹性断裂分析,首先基于3D-VCCT法建立输气管道单裂纹有限元模型,分析各相关因素对应力强度因子K的影响规律,并在此基础上拟合出输气管道半椭圆裂纹应力强度因子K最大值计算公式;其次,建立输气管道多裂纹有限元模型,分析不同位置关系下附属裂纹对主裂纹的干涉影响,并据此确定出输气管道多裂纹“高危点”位置;同时在结合裂纹临界形状比研究的基础上,进一步提出输气管道多裂纹安全评定“最危点”的确定流程。（4）对含裂纹输气管道进行弹塑性断裂分析,基于弹塑性基本理论,采用seam法对安全评定参量J积分进行计算,通过设计正交试验,明确各参数对输气管道半椭圆裂纹弹塑性J积分的影响程度,并在此基础上拟合出一定条件下输气管道半椭圆裂纹J积分最大值计算公式;同时开展弹塑性条件下输气管道多裂纹干涉效应研究,并与线弹性条件下“高危点”位置、干涉效应大小相比较。（5）应用研究成果对工程实例进行分析,以“失效评估图（Failure Assessment Diagram,FAD）”和弹塑性J积分为失效判据,应用断裂参量K、J拟合公式以及多裂纹“最危点”确定流程完成了工程案例的安全评定。研究成果不仅能够为含裂纹输气管道的安全评定及管道完整性管理提供技术参考,同时还可为完善我国含裂纹输气管道安全评定方法提供理论支撑。
尹飞,周晖,王元清,廖小伟,杨璐[6]（2018）在《A572 Gr.50厚板对接焊缝断裂性能研究》文中认为A572 Gr.50厚板常用于锅炉钢结构大板梁的加工制作,其对接焊缝易存在焊接裂纹缺陷。为评定含缺陷的锅炉钢结构大板梁的安全性,通过焊接接头模拟制作实际大板梁下翼缘的A572 Gr.50厚板对接焊缝,分别对其母材、焊缝金属及热影响区材料进行了系列单轴静力拉伸试验、冲击韧性试验和直三点弯曲断裂韧度试验,并结合有限元分析对A572 Gr.50厚板对接焊缝存在裂纹缺陷时的断裂性能进行了研究。研究结果表明:厚板对接焊缝母材、焊缝和热影响区材料基本力学性能均能满足规范要求,均具有良好的塑性变形能力;随温度的降低,母材、热影响区及焊缝处的夏比冲击功减少,但均具有良好的冲击韧性;比较而言,母材的抗低温冷脆性能最好,焊缝最差;母材、焊缝和热影响区3个区域中焊缝的断裂韧度最差;厚板对接焊缝接头的焊缝区是大板梁焊接缺陷安全性评估的重点控制区域;基于断裂力学,可以运用有限元软件方便的对带裂缝的工作状态下工作的钢结构构件的断裂性能进行分析,保证其安全性。
杨晓华[7]（2017）在《承压热冲击下含表面裂纹反应堆压力容器的弹塑性分析》文中指出反应堆压力容器是反应堆的重要部件,保证其结构完整性对整个核电站的安全运行有着十分重要的意义。反应堆压力容器的工作环境十分严苛,几乎在服役期间都处于高温高压以及中子辐照的作用下,并且还需要面临不同规模的失水事故的考验。此外,反应堆压力容器属于大型铸件,其生产工艺要求很高,造价昂贵。但铸件中含有缺陷几乎是不可避免的,这就要求反应堆压力容器在含有裂纹的情况下也能正常工作。裂纹是常见的缺陷形式,对反应堆压力容器进行断裂分析具有重要意义。随着断裂力学的发展,其研究方法也在不断进步,目前通常会引入约束效应对不同的构件进行分析,常用的双参数法有KT法、J-Q法和J-A2法等。此外,反应堆压力容器结构完整性的评估方法也在不断发展。各个国家也颁布了相应的标准,以确保反应堆压力容器中的结构完整性,与此同时,也能保证一定的经济效益。本文采用了J-A2双参数法对反应堆压力容器的圆筒区域进行弹塑性断裂分析,结合工程实际,建立了相应的有限元模型,并通过商业软件ABAQUS6.10进行仿真。主要研究内容如下:（1）对考虑堆焊层和不考虑堆焊层的分析结果进行比较,以此研究正常工况下、小型失水事故中和中型失水事故中堆焊层对J积分与约束参数A2影响;在正常工况下,堆焊层的影响可以忽略,在小型失水事故中考虑堆焊层的结果更危险,而在中型失水事故中,堆焊层则能够减缓热冲击的影响。（2）改变反应堆压力容器轴向载荷,分析了正常工况下单向载荷与双向载荷下的J积分与约束参数A2,对比分析了单向载荷与双向载荷裂纹尖端应力场;结果表明:轴向应力对J积分没有影响;裂纹表面点附近的约束水平会随着轴向应力的增加而增加,而轴向应力对裂纹最深点的约束水平则几乎没有影响。（3）通过新R6准则对正常工况下反应堆压力容器进行了安全评估,并且引入约束效应对评估结果进行修正;结果表明:考虑约束会得到更为安全的结果。（4）通过主曲线法对中型失水事故中的反应堆压力容器进行结构完整性评估,并考虑约束加以修正;结果表明:考虑约束得到的评估结果有较大的安全裕量。
孙文彩,杨自春,王磊[8]（2017）在《含裂纹燃气涡轮叶片结构非概率可靠性分析》文中指出涡轮叶片是燃气轮机装置中失效最频繁的工作部件,其主要的失效模式之一为裂纹扩展而引起的疲劳断裂失效。以含裂纹燃气涡轮叶片为研究对象,根据其典型启动运行工况制定载荷谱,通过瞬态热弹塑性有限元分析确定叶片失效的危险部位,并据此建立含裂纹叶片的实体模型;根据瞬态热弹塑性分析结果和J积分强度判据,对含裂纹叶片进行非概率可靠性分析。通过工程实例,验证了结构非概率可靠性综合模型的可行性和可操作性,为非完善结构的可靠性分析评定提供了新的方法体系。
乔龙帮[9]（2017）在《混合结构节点断裂损伤的宏细观仿真研究 ——考虑细观裂纹扩展的混合结构多尺度弹塑性时程分析》文中提出论文研究的目的是为了解决传统结构分析中整体分析和节点分析相互分离的问题,这种分析方法存在节点的力和边界条件简化所带来的误差,因而往往精度较低,同时目前的节点分析少有考虑细观裂纹扩展的,基于此文章对宏细观耦合的多尺度分析进行了一系列探索并通过应用扩展有限元法（Extended Finite Element Method,XFEM）在节点分析中考虑了细观裂纹扩展,实现了跨尺度耦合和多尺度关联,不但弥补了传统结构分析的不足而且能够更精细化地考虑细观裂纹的影响,最后将该理论应用于实际工程分析中,即在力学层面上实现了突破,又具有实际的工程意义。本文所做的研究包括以下五个方面:1.探讨了结构弹塑性分析的最新技术-----多尺度分析,并对该技术加以改进。目前结构弹塑性分析的一个发展趋势是:在整体分析中兼顾节点分析,用一个模型同时模拟结构的局部细观破坏过程和整体的宏观行为。基于已有研究成果采用尺度分离的思想,在结构的不同部位建立合适尺度的力学模型,并通过适当的连接方式实现不同尺度模型之间的协同计算,同时在多尺度分析中引入了子结构方法,在没有降低计算精度的前提下,大幅度提高了计算速度和计算效率。在目前计算能力有限的情况下,使用该方法可以快速而精确地实现规范规定的对复杂结构复杂受力部位的应力校核配筋的要求。2.详细探讨了裂纹动态扩展过程的数值模拟。目前处理动态裂纹的最行之有效的方法是扩展有限元法,扩展有限元法（Extended Finite Element Method,XFEM）是1999年左右出现的描述不连续问题的一种有限元的改进方法,经过十几年的理论研究XFEM在裂纹问题的模拟中已经相当成熟。作者利用XFEM方法详细的研究了含初始缺陷高强度钢材节点和含微观裂纹混凝土节点的断裂韧性需求以及含初始缺陷高强度钢材节点的节点抗震性能。在研究节点抗断性能和抗震性能的过程中解决了裂纹在静力荷载和循环荷载作用下的扩展过程模拟。3.基于多尺度理论和XFEM理论,在结构的时程分析中引入节点的细观裂纹扩展对结构整体性能的影响。通过在结构整体时程分析中引入节点的初始裂纹和裂纹扩展的影响,并对二位钢框架和三维混凝土框架进行详细的含裂纹多尺度时程分析,作者解决了将裂纹扩展过程和时程分析相结合的技术条件,并对钢框架和混凝土框架的弹塑性分析技术进行了改进。4.对混合结构中存在的弱不连续问题-----界面问题进行了探索,通过将研究成果与相关研究、实验及理论研究成果的比对,认为混合结构中的裂纹扩展模拟较好的符合实际,本文所采用的同时处理强不连续问题和弱不连续问题的手段,符合结构的实际受力状态,可以用于解决类似于混合结构的界面问题中裂纹扩展模拟。5.在前4章理论突破的基础上,将理论创新应用于具体的工程实际,该工程结构体系为超限框支转换结构,转换梁和转换柱为型钢-钢筋混凝土混合结构。在结构弹塑性分析中考虑了关键节点处微观裂纹或初始缺陷对结构整体性能的影响,同时也得到了结构关键节点处的破坏过程的数值模拟。
郭华泾[10]（2016）在《带轴向半椭圆表面裂纹的反应堆压力容器的弹塑性分析》文中进行了进一步梳理反应堆压力容器作为核电站的核心构件,其所处的工作环境通常是高温高压等十分苛刻恶劣的工况,还会受到由一系列偶然事件引起的热冲击作用的影响,并且容器在服役过程中通常是带有裂纹工作的,尤其是椭圆表面裂纹。承压热冲击（PTS）过程中,很高的温度梯度与压力载荷会导致在反应堆压力容器的内壁出现很大的拉应力,从而成为裂纹扩展的驱动力。因此,反应堆压力容器的结构完整性是核电厂运行及延寿时需重点关注的问题之一,尤其是在承压热冲击工况下的结构完整性的检验工作对核电厂能否安全运行有十分重要的意义。对含缺陷的结构进行完整性评估时通常会涉及到断裂韧性,而断裂韧性与裂纹前沿的约束水平密切相关,因此,在进行断裂研究的时候必须考虑约束效应的影响,目前国际上比较成熟的研究约束效应的双参数方法有K-T、J-Q和J-A2等法。世界各国对服役期的压力容器的安全评估方法比较经典的主要有应力强度因子K准则法、CTOD法、美国加州电力研究所（EPRI）的J积分估算方法和英国中央电力局（CEGB）的R6法为代表的失效评定图法等,R6法适用于各类含缺陷结构的断裂评估,失效的形式有脆性断裂、塑性失稳和弹塑性断裂三种,R6失效双判据准则即是将三种断裂评估用一张图表示出来。本文基于弹塑性断裂理论,运用J-A2-Tz三参数对带有轴向半椭圆表面裂纹的反应堆压力容器进行弹塑性断裂分析。结合工程实际,提出合理假设,通过3D有限元软件ABAQUS建立合理简化的数值模型,对半椭圆表面裂纹的约束效应进行研究,给出了考虑裂纹尖端约束效应的结构失效新判据,并用其建立与热冲击时间历程相关的结构完整性评估曲线。本文研究的主要内容分为两个大部分:（1）约束效应。基于J-A2-Tz三参数弹塑性断裂理论,考虑温度效应,分别对处于正常工况下和热冲击工况下的承压反应堆压力容器裂纹尖端的面内约束（A2）,面外约束（Tz）水平进行系统研究,定性及定量分析半椭圆表面裂纹短长轴比、材料硬化指数、热冲击时间历程对裂纹尖端J积分以及约束参量A2和Tz的影响。（2）完整性评估。考虑热冲击作用下反应堆压力容器裂纹前沿应力约束水平的变化,引入与热冲击时间历程及约束效应（A2）相关的应力幅值因子J*,并提出相应的断裂失效评估新判据,在R6双判据准则基础上,给出未考虑裂纹尖端约束效应和考虑裂纹尖端约束效应的失效评定曲线。本文基于J-A2-Tz对反应堆压力容器进行三维的弹塑性断裂分析,同时考虑了裂纹尖端的面内和面外约束效应。研究结果表明:无论正常工作工况还是承压热冲击工况下,裂纹最深点处始终都是处于高载荷水平和高约束水平,为危险点所在。所以,本文对RPV的裂纹最深点处进行了结构完整性评估,给出的分析数据以及有关结论对研究反应堆压力容器具有十分重要的参考意义。
二、J-积分的弹塑性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、J-积分的弹塑性分析（论文提纲范文）
（1）理想弹塑性材料有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区及裂尖张开位移分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 Dugdale模型及其意义 |
| 1.2 Dugdale模型研究现状 |
| 1.3 现有Dugdale模型研究局限性 |
| 1.4 解决有限宽裂纹板Dugdale模型关键问题的手段——应力强度因子的线场分析求解方法 |
| 1.5 本文研究目的与内容 |
| 1.5.1 本文研究目的 |
| 1.5.2 本文研究内容 |
| 第二章 无限宽裂纹板Dugdale模型理论及应用 |
| 2.1 断裂力学基础理论 |
| 2.1.1 断裂力学与传统强度理论的区别 |
| 2.1.2 线弹性断裂力学及其断裂判据 |
| 2.1.3 弹塑性断裂力学及其断裂判据 |
| 2.2 无限宽裂纹板Dugdale模型 |
| 2.2.1 K_I'的求解 |
| 2.2.2 K_I''的求解 |
| 2.2.3 Dugdale模型的塑性区尺寸 |
| 2.3 无限宽裂纹板Dugdale模型裂尖张开位移 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 有限宽裂纹板Dugdale模型的建立及其关键问题的解决 |
| 3.1 有限宽裂纹板Dugdale模型 |
| 3.2 有限宽裂纹板Dugdale模型关键问题的求解——应力强度因子的线场分析求解方法 |
| 3.2.1 K_I'的求解 |
| 3.2.2 K_I''的求解 |
| 3.3 有限宽裂纹板应力强度因子解析解与现有经验解、有限元结果对比分析 |
| 3.3.1 K_I'与现有经验解和有限元结果的对比分析 |
| 3.3.2 K_I''与有限元结果的对比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区 |
| 4.1 有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区解析求解 |
| 4.1.1 有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区 |
| 4.1.2 有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区结果分析 |
| 4.1.3 有限宽裂纹板裂尖应力强度因子与Dugdale模型塑性区尺寸关系分析 |
| 4.2 有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区结果分析及其与经典实验结果的吻合程度 |
| 4.2.1 D.S.Dugdale无限宽板理论解与经典实验值误差分析 |
| 4.2.2 本文有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区理论解与经典实验结果的高度吻合 |
| 4.3 有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区结果对比分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 有限宽裂纹板Dugdale模型裂尖张开位移 |
| 5.1 裂纹面上作用一对劈开力的有限宽板应力强度因子求解 |
| 5.2 裂纹尖端张开位移解析求解 |
| 5.2.1 δ_1的求解 |
| 5.2.2 δ_2的求解 |
| 5.2.3 有限宽裂纹板Dugdale模型的裂尖张开位移 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 有限宽裂纹板Dugdale模型在桥梁工程中的应用 |
| 6.1 简支钢箱梁底板中心裂纹问题 |
| 6.2 有限宽板Dugdale模型对简支钢箱梁底板裂纹问题适用性 |
| 6.2.1 箱梁带裂纹底板的受力状况分析 |
| 6.2.2 Dugdale模型应用于箱梁底板的适用性分析 |
| 6.3 简支钢箱梁底板裂尖塑性区尺寸与裂尖张开位移 |
| 6.3.1 简支钢箱梁底板拉伸应力分析 |
| 6.3.2 简支钢箱梁底板裂尖塑性区尺寸分析 |
| 6.3.3 简支钢箱梁底板裂尖张开位移分析 |
| 6.4 有限宽裂纹板Dugdale模型工程分析方法 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 本文主要结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 进一步研究方向及前景展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 1 实际工程概况 |
| 2 简支钢箱梁无裂纹有限元模型 |
| 2.1 钢材受拉本构关系与材料参数设置 |
| 2.2 考虑与不考虑底板U型肋作用的钢箱梁模型 |
| 2.3 边界条件与加载方式 |
| 2.4 有限元计算结果 |
| 3 底板中心区域断裂模型 |
| 4 钢箱梁底板裂纹尖端塑性区尺寸有限元计算方法 |
| 在学期间发表论文及参加科研项目 |
（2）基于近场动力学的起重机主梁损伤机理及识别方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 近场动力学理论的国内外研究现状 |
| 1.2.1 近场动力学理论的发展与特点 |
| 1.2.2 近场动力学理论的研究现状 |
| 1.2.3 近场动力学理论的应用研究 |
| 1.3 结构损伤识别的国内外研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第二章 近场动力学理论及其数值算法 |
| 2.1 近场动力学键基模型 |
| 2.1.1 基本概念 |
| 2.1.2 PMB本构模型 |
| 2.1.3 损伤及断裂描述 |
| 2.2 近场动力学态基模型 |
| 2.2.1 态的定义及运动控制方程 |
| 2.2.2 普通态基模型的建模方法 |
| 2.2.3 线弹性及弹塑性本构模型 |
| 2.2.4 近场动力学非普通态基模型 |
| 2.3 近场动力学的数值计算方法 |
| 2.3.1 物质的离散与积分 |
| 2.3.2 边界条件及载荷的施加 |
| 2.3.3 显式积分法及数值收敛算法 |
| 2.3.4 算法流程图 |
| 2.4 近场动力学三种模型的对比分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 改进的近场动力学微极模型及其弹塑性分析 |
| 3.1 近场动力学微极模型及其改进模型 |
| 3.1.1 近场动力学微极模型 |
| 3.1.2 改进的近场动力学微极模型及其弹塑性分析 |
| 3.1.3 数值计算方法 |
| 3.2 金属块损伤演化数值计算及实验分析 |
| 3.3 异种材料交界面的近场动力学微极模型 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型 |
| 4.1 疲劳损伤过程 |
| 4.2 基于Manson-Coffin公式的近场动力学疲劳萌生模型 |
| 4.3 哑点模型及其疲劳裂纹扩展路径预测 |
| 4.4 基于虚拟裂纹闭合法的近场动力学疲劳模型 |
| 4.4.1 近场动力学全域虚拟裂纹闭合法及疲劳裂纹扩展分析 |
| 4.4.2 近场动力学局域虚拟裂纹闭合法及疲劳裂纹扩展分析 |
| 4.5 近场动力学疲劳模型的计算流程 |
| 4.6 CT试样的疲劳损伤数值计算及实验分析 |
| 4.6.1 CT试样疲劳损伤数值分析及试验 |
| 4.6.2 多孔板疲劳损伤数值分析及疲劳试验 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 基于近场动力学的起重机主梁损伤机理分析 |
| 5.1 起重机主梁弹塑性变形及损伤演化 |
| 5.1.1 起重机主梁模型的弹塑性变形 |
| 5.1.2 起重机主梁模型的损伤演化 |
| 5.2 含焊接结构起重机主梁模型的变形及损伤演化 |
| 5.3 起重机主梁的疲劳损伤机理及疲劳试验 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 基于近场动力学应变模态的起重机主梁损伤识别研究 |
| 6.1 基于近场动力学模型的应变模态分析 |
| 6.1.1 应变模态 |
| 6.1.2 基于近场动力学的应变模态分析 |
| 6.2 损伤位置识别 |
| 6.2.1 应变模态差分曲线 |
| 6.2.2 损伤位置识别 |
| 6.3 损伤程度识别 |
| 6.3.1 应变模态差分值预测 |
| 6.3.2 损伤程度识别 |
| 6.4 主梁模型应变模态实验及损伤识别 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文工作总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
（3）粘弹性阻尼器微观减震机理、试验与减震结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 前言 |
| 1.2 粘弹性阻尼结构减震技术研究现状 |
| 1.2.1 粘弹性材料研究现状 |
| 1.2.2 粘弹性阻尼器研究现状 |
| 1.2.3 粘弹性阻尼减震结构研究现状 |
| 1.3 粘弹性阻尼器微观耗能机理研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.4.1 问题的提出 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第二章 粘弹性材料微细观力学行为及耗能机理研究 |
| 2.1 粘弹性材料主要组分及影响 |
| 2.1.1 橡胶基体影响 |
| 2.1.2 添加剂组分影响 |
| 2.1.3 填料影响 |
| 2.2 粘弹性材料微观力学行为研究 |
| 2.2.1 基体橡胶弹性网络链结构 |
| 2.2.2 周围分子链约束作用 |
| 2.2.3 分子链缠结与填料吸附对弹性网链的增强作用 |
| 2.3 粘弹性材料微观耗能机理研究 |
| 2.3.1 自由分子链网络的粘性耗能 |
| 2.3.2 分子链缠结与类缠结作用的影响 |
| 2.3.3 填料网络结构耗能效应 |
| 2.4 基于分子动力学模拟的粘弹性材料力学行为研究 |
| 2.4.1 模型信息 |
| 2.4.2 应力应变分析 |
| 2.4.3 能量和自由体积分析 |
| 2.5 炭黑填充粘弹性材料的细观力学模拟 |
| 2.5.1 炭黑填充粘弹性材料细观平衡应力应变分析 |
| 2.5.2 炭黑填充粘弹性材料细观粘弹特性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 粘弹性阻尼器力学性能试验 |
| 3.1 粘弹性阻尼器构造 |
| 3.1.1 粘弹性材料组成 |
| 3.1.2 阻尼器试件类型 |
| 3.2 粘弹性阻尼器动态力学性能试验 |
| 3.2.1 试验目的 |
| 3.2.2 试验设备 |
| 3.2.3 试验工况 |
| 3.2.4 试验过程 |
| 3.3 粘弹性材料能量耗散理论 |
| 3.4 粘弹性阻尼器动态力学性能试验结果分析 |
| 3.4.1 温度对粘弹性阻尼器性能的影响 |
| 3.4.2 频率对粘弹性阻尼器性能的影响 |
| 3.4.3 位移对粘弹性阻尼器性能的影响 |
| 3.4.4 粘弹性阻尼器试件一与试件二性能对比 |
| 3.4.5 粘弹性阻尼器的疲劳性能 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于有限元仿真的粘弹性阻尼器性能分析 |
| 4.1 尺寸变化的影响 |
| 4.1.1 理论分析 |
| 4.1.2 有限元建模 |
| 4.1.3 参数的确定 |
| 4.1.4 粘弹性层厚度的影响 |
| 4.1.5 粘弹性材料层剪切面积的影响 |
| 4.1.6 粘弹性材料层层数的影响 |
| 4.2 阻尼器自升温分析 |
| 4.2.1 理论分析 |
| 4.2.2 参数的确定 |
| 4.2.3 粘弹性材料层内部温度分析 |
| 4.2.4 参考点位置分析 |
| 4.2.5 加载频率影响 |
| 4.2.6 位移幅值影响 |
| 4.2.7 自升温对阻尼器动态性能的影响 |
| 4.3 粘弹性阻尼器的破坏分析 |
| 4.3.1 应力分析 |
| 4.3.2 裂纹扩展分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 粘弹性阻尼器微观分子结构力学模型 |
| 5.1 粘弹性材料力学性能影响因素 |
| 5.1.1 温度效应 |
| 5.1.2 激励频率的影响 |
| 5.1.3 位移幅值的影响 |
| 5.2 粘弹性阻尼器常用力学模型 |
| 5.2.1 经典力学模型 |
| 5.2.2 有限元模型 |
| 5.2.3 分数阶导数模型 |
| 5.2.4 修正等效标准固体模型 |
| 5.3 等效分数阶多层网络链模型 |
| 5.3.1 粘弹性材料分子链结构 |
| 5.3.2 分数阶多层网络结构微观链模型 |
| 5.3.3 等效分数阶多层网络结构微观链模型 |
| 5.3.4 试验验证 |
| 5.4 等效分数阶微观分子结构力学模型 |
| 5.4.1 微观分子链结构分析 |
| 5.4.2 分数阶微观分子结构力学模型 |
| 5.4.3 等效分数阶微观分子结构力学模型 |
| 5.4.4 试验验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 粘弹性阻尼减震结构弹塑性分析 |
| 6.1 粘弹性阻尼减震结构弹塑性模型 |
| 6.1.1 运动微分方程 |
| 6.1.2 三线性刚度折减模型 |
| 6.1.3 粘弹性阻尼减震结构的弹塑性刚度矩阵 |
| 6.1.4 减震结构弹塑性时程分析 |
| 6.2 粘弹性阻尼减震设计算例 |
| 6.2.1 结构信息及阻尼器布设 |
| 6.2.2 粘弹性阻尼器尺寸设计 |
| 6.2.3 位移响应对比分析 |
| 6.2.4 加速度响应分析 |
| 6.2.5 粘弹性阻尼器滞回特性分析 |
| 6.3 阻尼器数量和位置的优化 |
| 6.3.1 遗传算法简述 |
| 6.3.2 阻尼器优化设置 |
| 6.3.3 优化结果分析 |
| 6.3.4 结构响应验证 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结语与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读博士学位期间取得的成果 |
（4）含轴向裂纹天然气管道断裂特性与修复研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 工程背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 断裂力学发展现状 |
| 1.2.2 含裂纹管道弹塑性断裂研究现状 |
| 1.2.3 管道裂纹扩展数值模拟研究现状 |
| 1.2.4 含裂纹管道修复技术研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 天然气管道弹塑性断裂理论研究 |
| 2.1 薄壁管道工作状态应力分析 |
| 2.2 弹塑性力学基本理论 |
| 2.2.1 弹塑性应力-应变关系 |
| 2.2.2 屈服条件和屈服函数 |
| 2.2.3 流动、硬化法则和加卸载条件 |
| 2.2.4 弹塑性问题的有限元计算 |
| 2.3 弹塑性断裂参数-J积分理论 |
| 2.3.1 J积分定义 |
| 2.3.2 J积分的路径无关性 |
| 2.3.3 J积分的物理意义 |
| 2.3.4 J积分决定的裂尖弹塑性场 |
| 2.4 内聚力理论及其在裂纹扩展中的应用 |
| 2.4.1 内聚力模型的TSL本构关系 |
| 2.4.2 内聚力模型的损伤起始准则 |
| 2.4.3 内聚力模型的损伤演化规律 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 含轴向裂纹天然气管道弹塑性断裂研究 |
| 3.1 含轴向裂纹管道模型的建立 |
| 3.1.1 几何模型与边界条件 |
| 3.1.2 有限元网格划分 |
| 3.1.3 管道材料参数确定 |
| 3.1.4 分析选项设置 |
| 3.2 有限元模型的试验验证 |
| 3.2.1 试验准备 |
| 3.2.2 试验过程 |
| 3.2.3 试验结果与有限元结果对比 |
| 3.3 含轴向裂纹管道弹塑性断裂研究 |
| 3.3.1 裂纹尖端J积分计算与结果验证 |
| 3.3.2 裂纹前缘J积分分布规律 |
| 3.3.3 管道尺寸参数对J积分的影响 |
| 3.3.4 裂尖应力应变分布规律 |
| 3.3.5 含裂纹管道极限载荷研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 含轴向裂纹天然气管道裂纹扩展研究 |
| 4.1 显示动力学算法简介 |
| 4.2 管道轴向裂纹扩展模型的建立 |
| 4.2.1 几何模型与边界条件 |
| 4.2.2 有限元网格划分 |
| 4.2.3 内聚力模型参数确定 |
| 4.2.4 分析选项设置 |
| 4.3 天然气管道轴向裂纹扩展数值模拟研究 |
| 4.3.1 轴向裂纹起裂压力与模型正确性验证 |
| 4.3.2 轴向裂纹扩展特性分析 |
| 4.3.3 轴向裂纹扩展速度研究 |
| 4.3.4 轴向裂纹动态CTOA研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 含轴向裂纹天然气管道复合材料修复研究 |
| 5.1 碳纤维复合材料基本理论 |
| 5.1.1 碳纤维复合材料物性特征 |
| 5.1.2 碳纤维复合材料各向异性特征 |
| 5.1.3 复合材料弹性力学基本方程 |
| 5.2 复合材料修复管道模型的建立 |
| 5.2.1 几何模型与边界条件 |
| 5.2.2 复合材料参数设定 |
| 5.2.3 有限元网格划分与接触设定 |
| 5.3 复合材料修复性能研究 |
| 5.3.1 参数的无量纲化 |
| 5.3.2 复合材料参数对修复性能影响 |
| 5.3.3 管道参数对修复性能的影响 |
| 5.3.4 特定参数下止裂系数的计算公式 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）含裂纹输气管道安全评定研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 管道裂纹研究现状 |
| 1.2.2 管道裂纹安全评定现状及趋势 |
| 1.2.3 当前研究存在的问题 |
| 1.3 研究目标及内容 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 含裂纹输气管道安全评定理论 |
| 2.1 传统强度理论 |
| 2.2 线弹性断裂基本理论 |
| 2.2.1 能量释放率G理论 |
| 2.2.2 应力强度因子K理论 |
| 2.3 弹塑性断裂基本理论 |
| 2.3.1 COD理论 |
| 2.3.2 J积分理论 |
| 2.4 基于FAD图的安全评定理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 含裂纹管道有限元模型建立及验证 |
| 3.1 ABAQUS有限元软件简介 |
| 3.1.1 seam法 |
| 3.1.2 3D-VCCT法 |
| 3.2 有限元模型建立 |
| 3.2.1 基于seam法三维建模 |
| 3.2.2 基于3D-VCCT法三维建模 |
| 3.2.3 有限元模型有效性验证 |
| 3.2.4 基本参数 |
| 3.2.5 载荷及边界条件 |
| 3.2.6 结果验证 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 基于3D-VCCT的含裂纹输气管道线弹性分析 |
| 4.1 单裂纹断裂参量K影响因素分析 |
| 4.1.1 裂纹形状比的影响 |
| 4.1.2 裂纹深度比的影响 |
| 4.1.3 管道内压的影响 |
| 4.1.4 材料弹性模量的影响 |
| 4.1.5 覆土压力的影响 |
| 4.2 临界形状比的确定 |
| 4.3 单裂纹K最大值公式拟合 |
| 4.4 输气管道多裂纹有限元分析 |
| 4.4.1 多裂纹几何模型及参数设定 |
| 4.4.2 多裂纹网格模型 |
| 4.4.3 多裂纹干涉效应表征 |
| 4.5 数值模拟结果分析 |
| 4.5.1 平行共线位置附属裂纹对主裂纹的影响 |
| 4.5.2 平行共轴位置附属裂纹对主裂纹的影响 |
| 4.5.3 裂纹间距变化对主裂纹的干涉影响 |
| 4.6 弹性条件下多裂纹最危险点的确定 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于seam法的含裂纹输气管道弹塑性分析 |
| 5.1 弹塑性分析中的主要问题 |
| 5.1.1 非线性来源 |
| 5.1.2 弹塑性基本理论 |
| 5.1.3 弹塑性问题的求解 |
| 5.2 单裂纹J积分计算与分析 |
| 5.2.1 基于正交试验的多因素分析 |
| 5.2.2 临界形状比的确定 |
| 5.2.3 单裂纹J积分公式拟合 |
| 5.3 弹塑性条件下多裂纹干涉分析 |
| 5.3.1 多裂纹干涉模型建立 |
| 5.3.2 多裂纹干涉大小对比 |
| 5.4 弹塑性条件下多裂纹最危险点的确定 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 含裂纹输气管道安全评定实例 |
| 6.1 含裂纹输气管道的工程背景 |
| 6.2 缺陷规则化处理 |
| 6.3 基于FAD图的安全评定 |
| 6.3.1 评定参数计算 |
| 6.3.2 评定结果 |
| 6.4 基于弹塑性J积分的安全评定 |
| 6.4.1 评定参数计算 |
| 6.4.2 评定结果 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（7）承压热冲击下含表面裂纹反应堆压力容器的弹塑性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 反应堆压力容器 |
| 1.1.2 断裂力学的发展 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 反应堆压力容器研究现状 |
| 1.2.2 双参数断裂力学研究现状 |
| 1.3 选题依据及研究内容 |
| 第二章 模型的参数及其校核 |
| 2.1 模型的参数 |
| 2.2 应力强度因子 |
| 2.3 模型的校核 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 正常工况下反应堆压力容器的弹塑性分析 |
| 3.1 裂纹尖端场的弹塑性理论 |
| 3.1.1 J积分 |
| 3.1.2 HRR渐近解 |
| 3.1.3 J-A2理论 |
| 3.2 正常工况下反应堆压力容器的弹塑性分析 |
| 3.2.1 正常工况介绍 |
| 3.2.2 正常工况下的J积分 |
| 3.2.3 约束参数A |
| 3.3 轴向应力的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 失水事故下的弹塑性分析 |
| 4.1 热传递与热应力 |
| 4.2 小破口失水事故下反应堆压力容器弹塑性分析 |
| 4.2.1 小破口失水事故工况 |
| 4.2.2 J积分分析 |
| 4.2.3 约束分析 |
| 4.3 中破口失水事故下反应堆压力容器弹塑性分析 |
| 4.3.1 中破口失水事故工况 |
| 4.3.2 J积分分析 |
| 4.3.3 约束分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 考虑约束效应的双判据准则 |
| 5.1 新R6双判据准则 |
| 5.1.1 绘制失效评定曲线 |
| 5.1.2 评定点的确定 |
| 5.2 考虑约束效应的双判据准则 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 韧脆转变曲线及约束修正 |
| 6.1 材料的韧脆转变曲线 |
| 6.2 RTNDT法 |
| 6.3 主曲线法 |
| 6.4 约束效应对主曲线的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）含裂纹燃气涡轮叶片结构非概率可靠性分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 J积分强度判据 |
| 2 载荷谱的制定 |
| 3 涡轮叶片瞬态热弹塑性分析 |
| 4 含裂纹叶片结构非概率可靠性分析 |
| 5 结论 |
（9）混合结构节点断裂损伤的宏细观仿真研究 ——考虑细观裂纹扩展的混合结构多尺度弹塑性时程分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 0. 绪论 |
| 0.1. 宏细观耦合的结构弹塑性分析 |
| 0.2. 基于XFEM的节点损伤断裂研究 |
| 0.3. 两类不连续问题 |
| 0.4. 考虑裂纹细观扩展的某超限框支转换结构多尺度弹塑性时程分析 |
| 1. 宏细观耦合的结构弹塑性分析 |
| 1.1. 弹塑性分析的传统方法 |
| 1.1.1. 力学计算模型 |
| 1.1.2. 计算方法 |
| 1.1.3. 地震波的选取 |
| 1.2. 多尺度弹塑性分析 |
| 1.2.1. 多尺度分析 |
| 1.2.2. 基于子结构的多尺度模型高效计算方法研究 |
| 1.3. 多尺度分析在结构设计中的应用 |
| 1.4. 结构弹塑性分析的前沿和热点 |
| 2. 基于XFEM的节点损伤断裂研究 |
| 2.1. 断裂判据 |
| 2.1.1. 线弹性断裂力学 |
| 2.1.2. 弹塑性断裂力学 |
| 2.2. 动态裂纹扩展 |
| 2.2.1. 裂尖动态应力场 |
| 2.2.2. 动态应力强度因子 |
| 2.2.3. 动态裂纹扩展条件 |
| 2.2.4. 裂纹扩展速率 |
| 2.3. XFEM的基本理论 |
| 2.3.1. 水平集函数对裂纹的描述 |
| 2.3.2. XFEM的位移形函数 |
| 2.4. 基于XFEM的高强度钢材节点力学性能研究 |
| 2.4.1. 有限元模型 |
| 2.4.2. 节点静力分析 |
| 2.4.3. 节点抗震性能分析 |
| 3. 考虑微观破坏机理的结构多尺度时程分析 |
| 3.1. 二维含细观裂纹钢框架的多尺度分析 |
| 3.2. 三维含细观裂纹混凝土框架的多尺度分析 |
| 3.3. 本章小结 |
| 4. 混合结构节点断裂损伤的宏细观仿真研究 |
| 4.1. 两类不连续问题以及模拟应对方案 |
| 4.2. 基于XFEM的带裂纹型钢混凝土梁四点弯曲模拟 |
| 4.3. 考虑裂纹细观扩展的某超限框支转换结构多尺度弹塑性时程分析 |
| 5. 结论和展望 |
| 5.1. 结论 |
| 5.1.1. 基于子结构的多尺度模型高效计算方法研究 |
| 5.1.2. 基于XFEM的节点抗断性能模拟 |
| 5.1.3. 钢骨混凝土组合结构的裂纹扩展模拟 |
| 5.1.4. 考虑裂纹细观扩展的超限框支转换结构多尺度弹塑性时程分析 |
| 5.2. 展望 |
| 5.2.1. 多尺度界面问题 |
| 5.2.2. 交叉裂纹和随机裂纹问题 |
| 5.2.3. XFEM法的更广泛的应用 |
| 5.2.4. XFEM是否能应用到性能设计中 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 研究生在读期间的研究成果 |
| 附录 |
（10）带轴向半椭圆表面裂纹的反应堆压力容器的弹塑性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 裂纹尖端场的研究现状 |
| 1.2.2 反应堆压力容器的研究现状 |
| 1.2.3 压力容器结构完整性评定的现状 |
| 1.3 本课题的研究内容 |
| 第二章 断裂力学基本理论 |
| 2.1 线弹性断裂力学基础理论 |
| 2.1.1 裂纹类型 |
| 2.1.2 Griffith裂纹尖端场的线弹性解 |
| 2.1.2.1 Griffith裂纹的渐近应力场 |
| 2.1.2.2 Griffith裂纹的渐近位移场 |
| 2.1.3 应力强度因子以及权函数法 |
| 2.2 弹塑性断裂力学基础理论 |
| 2.2.1 J积分理论 |
| 2.2.2 J-A_2双参数法基本理论 |
| 2.2.3 离面应力因子T_z |
| 2.2.4 受内压圆筒的弹塑性基本理论 |
| 2.2.4.1 弹性理论 |
| 2.2.4.2 弹塑性理论 |
| 2.2.5 R6双判据失效基本理论 |
| 第三章 正常工作工况下的约束效应 |
| 3.1 模型的材料属性及几何配置 |
| 3.2 有限元模型的建立与校核 |
| 3.3 数值模拟结果与相关结论 |
| 3.3.1 J积分计算结果与分析 |
| 3.3.2 A_2计算结果与分析 |
| 3.3.3 A_2与J积分对应关系分析 |
| 3.3.4 离面应力因子T_z计算结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 承压热冲击工况下的约束效应 |
| 4.1 热冲击时间对J积分的影响 |
| 4.2 热冲击时间对约束参量A_2的影响 |
| 4.3 热冲击时间对离面应力因子T_z的影响 |
| 4.4 热冲击历程中的应力与位移分布云图 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结构完整性评估 |
| 5.1 载荷对约束效应的影响 |
| 5.2 双参数失效评估新判据 |
| 5.3 结构完整性评估曲线 |
| 5.3.1 未考虑约束效应的评估结果 |
| 5.3.2 考虑约束效应的评估结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 展望与总结 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 读研期间发表的文章 |
四、J-积分的弹塑性分析（论文参考文献）
- [1]理想弹塑性材料有限宽裂纹板Dugdale模型塑性区及裂尖张开位移分析[D]. 李亚. 重庆交通大学, 2021(02)
- [2]基于近场动力学的起重机主梁损伤机理及识别方法研究[D]. 杨会超. 东南大学, 2021
- [3]粘弹性阻尼器微观减震机理、试验与减震结构研究[D]. 徐业守. 东南大学, 2020
- [4]含轴向裂纹天然气管道断裂特性与修复研究[D]. 赵宁. 东北石油大学, 2019(01)
- [5]含裂纹输气管道安全评定研究[D]. 赫文博. 西南石油大学, 2019(06)
- [6]A572 Gr.50厚板对接焊缝断裂性能研究[J]. 尹飞,周晖,王元清,廖小伟,杨璐. 工程力学, 2018(06)
- [7]承压热冲击下含表面裂纹反应堆压力容器的弹塑性分析[D]. 杨晓华. 江苏大学, 2017(05)
- [8]含裂纹燃气涡轮叶片结构非概率可靠性分析[J]. 孙文彩,杨自春,王磊. 航空工程进展, 2017(02)
- [9]混合结构节点断裂损伤的宏细观仿真研究 ——考虑细观裂纹扩展的混合结构多尺度弹塑性时程分析[D]. 乔龙帮. 西安建筑科技大学, 2017(07)
- [10]带轴向半椭圆表面裂纹的反应堆压力容器的弹塑性分析[D]. 郭华泾. 江苏大学, 2016(11)