材料細(xì)觀力學(xué)的案例
復(fù)合材料力學(xué)
7.4 考慮濕熱變形的層合板應(yīng)力和強度分析
習(xí)題
第8章 層合平板的彎曲、屈曲與振動
第9章 若干專題
第3篇 復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)
第10章 復(fù)合材料的有效性質(zhì)和均質(zhì)化方法
第11章 單層復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)分析
第12章 復(fù)合材料的單夾雜問題
第13章 復(fù)合材料線性有效模量預(yù)測的近似方法
第14章 智能復(fù)合材料
參考文獻(xiàn)
《復(fù)合材料力學(xué)》
7.4 考慮濕熱變形的層合板應(yīng)力和強度分析
習(xí)題
第8章 層合平板的彎曲、屈曲與振動
第9章 若干專題
第3篇 復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)
第10章 復(fù)合材料的有效性質(zhì)和均質(zhì)化方法
第11章 單層復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)分析
第12章 復(fù)合材料的單夾雜問題
第13章 復(fù)合材料線性有效模量預(yù)測的近似方法
第14章 智能復(fù)合材料
參考文獻(xiàn)
『原創(chuàng)』復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)引論
作者：黃爭鳴 著
出版社：科學(xué)出版社
出版日期：2004-9-1
ISBN：7030137795
字?jǐn)?shù)：225000
印次：2
版次：1
紙張：膠版紙
內(nèi)容提要
本書系統(tǒng)介紹了分析求解纖維增強復(fù)合材料彈-塑性和極限強度性能的公式化細(xì)觀力學(xué)理論，包括單向復(fù)合材料的彈性常數(shù)、橋聯(lián)模型、單向復(fù)合材料的強度、層合板的剛度與強度、熱應(yīng)力計算以及計算機程序等。根據(jù)本書介紹的理論，讀者只需要知道纖維和基體的性能參數(shù)以及纖維體積含量等幾何數(shù)據(jù)，就可以預(yù)報復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)在任意載荷下的最大承載能力。
本書既可以作為有關(guān)專業(yè)的大學(xué)本科生和研究生教材和大學(xué)“材料力學(xué)”的補充教材，也可以作為航空、航天、力學(xué)、土木、交通、化工、船舶、汽車、機械、材料等領(lǐng)域的研發(fā)以及工程技術(shù)人員的參考書。
展開 固體塑性變形—細(xì)觀塑性力學(xué) 附塑性力學(xué)同濟(jì)大學(xué)下載
細(xì)觀塑性力學(xué)(mesoplasticity)
研究材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)對載荷的響應(yīng)、演化和失效機理，以及細(xì)觀結(jié)構(gòu)對材料宏觀性能的影響的一門新興學(xué)科，是材料科學(xué)與固體力學(xué)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。
20世紀(jì)70年代以來，材料工藝及制造技術(shù)突飛猛進(jìn)。材料設(shè)計、加工及精密制造技術(shù)已成為一個定量及嚴(yán)密的學(xué)科，其中發(fā)展最為關(guān)鍵的一環(huán)就是對工程材料的力學(xué)性能的認(rèn)識不斷提高。工程材料的加工是通過塑性變形(如壓力加工和精密切削)進(jìn)行的。人們研究塑性變形的途徑可分為兩大類：一類是以傳統(tǒng)力學(xué)為基礎(chǔ)的唯象理論，強調(diào)解決問題的數(shù)學(xué)表達(dá)和邊界解，被稱為宏觀塑性力學(xué)；另一類是以物理學(xué)為基礎(chǔ)的微觀理論，研究材料真實塑性變形的微觀機理與力學(xué)性能(如屈服強度、硬度)之間的相互聯(lián)系，被稱為微觀塑性力學(xué)。多年來它們在各自領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展。
固體塑性變形可以從尺寸量級上分類(見表)，德魯克(D．C．Drucker)對這方面做了討論。表中列出了不同尺寸量級的研究對象以及相應(yīng)的學(xué)科。從表中可以看出，不同學(xué)科所關(guān)心的研究對象的尺度相差很大，互不相容，但大體可以分為微觀和細(xì)觀以及宏觀兩個尺寸范圍。
固體塑性變形的分類
傳統(tǒng)計算力學(xué)以“連續(xù)介質(zhì)”假設(shè)為基礎(chǔ)，用唯象理論的方法研究并建立了各類材料的本構(gòu)關(guān)系，由此導(dǎo)出了固體力學(xué)各類問題的基本方程，建立了相應(yīng)的解析和數(shù)值解法。然而，唯象理論在大應(yīng)變、高應(yīng)變速率、非比率加載、率相關(guān)、溫度敏感以及晶界效應(yīng)等問題前遇到了難于逾越的障礙。大量事實表明，材料的力學(xué)性質(zhì)對微觀結(jié)構(gòu)是敏感的。
微觀塑性力學(xué)基礎(chǔ)建立于位錯理論，通過位錯運動和晶格其他缺陷來解釋材料的基本性能。由于研究的對象是位錯及晶體缺陷，只能通過電子顯微鏡來觀察，觀察范圍非常細(xì)小且研制費時，不適于作為工業(yè)生產(chǎn)上質(zhì)量控制的評定指標(biāo)。
展開 
離散元對加固尾砂在干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀力學(xué)分析
離散元對加固尾砂在干濕循環(huán)作用下的細(xì)觀力學(xué)分析
禹雪陽1,劉邦瑤1,田亞坤1,2,伍玲玲1,2,張志軍1,2*
(1.南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 衡陽 421001;2.湖南省礦山巖土工程災(zāi)害預(yù)測與控制工程技術(shù)研究中心,湖南 衡陽 421001)
摘 要：為探究加固尾砂在干濕循環(huán)作用影響下力學(xué)性能、力鏈和尾砂顆粒運動的變化,通過對加固尾砂進(jìn)行三軸試驗和離散元顆粒流(PFC2D)模擬試驗,分析其力學(xué)性能變化趨勢,并且探究尾砂顆粒間受力傳力和顆粒運動的演變。試驗結(jié)果表明:加固尾砂峰值應(yīng)力隨著干濕循環(huán)次數(shù)增加而逐漸遞減,但是其峰值應(yīng)力相較于原狀尾砂至少提升2.13倍;在干濕循環(huán)作用下,加固尾砂內(nèi)部力鏈逐漸加粗,網(wǎng)狀粗力鏈區(qū)域增多,且網(wǎng)狀粗力鏈區(qū)域發(fā)生位置變化;試樣破壞碎片數(shù)量隨循環(huán)次數(shù)增加而增加,碎片集中區(qū)隨著循環(huán)進(jìn)行,從試樣下部向上部移動;干濕循環(huán)造成尾砂顆粒位移情況發(fā)生改變,顆粒不同位移區(qū)域增加,并在試樣上端產(chǎn)生大量不同位移區(qū)域,造成試樣上端更容易被破壞。
關(guān)鍵詞：干濕循環(huán);力學(xué)性能;PFC;力鏈;顆粒位移
0 引 言
因世界各國尾礦庫安全問題頻發(fā),如2019年巴西布魯馬迪紐潰壩事件,造成了嚴(yán)重的安全事故,給經(jīng)濟(jì)帶來了不可挽回的損失。為了解尾礦庫壩體的特性和治理尾礦庫安全問題,世界各國學(xué)者在不同種類的土體物理力學(xué)性能和微生物土體加固方面展開了大量研究。
微生物加固是土體綠色治理方案,它能有效填充土體孔隙,增強土體力學(xué)性能[1]。微生物加固能顯著提升土體物理性能和土體強度,并且在短時間內(nèi)能數(shù)倍提升土體抗剪強度[2]。且微生物加固能有效降低土體導(dǎo)水率,從而降低土體累積侵蝕量和侵蝕速度[3]。通過微生物加固技術(shù)加固土體,還能有效降低土體開裂甚至修復(fù)土體裂縫[4]。
展開 ABAQUS隨機多面體骨料再生混凝土細(xì)觀力學(xué)分析
再生混凝土力學(xué)性能受再生骨料比例、強度等多方面影響，通過有限元方法對再生骨料混凝土模擬對評估混凝土抗壓強度有重要意義。本案例通過CAD隨機多面體3D插件建立隨機分布的混凝土再生粗骨料模型，并將模型導(dǎo)入ABAQUS內(nèi)，通過對再生骨料及普通骨料的設(shè)置，進(jìn)行再生混凝土的軸壓力學(xué)研究。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機多面體3D V1.0插件建立混凝土骨料、水泥砂漿基體模型，并將普通骨料（紅、綠）、再生骨料（黃）、立方體基體分別導(dǎo)出為.iges格式文件備用。
將導(dǎo)出的再生骨料混凝土模型文件以部件的形式導(dǎo)入到ABAQUS內(nèi)。
對普通骨料、再生骨料、砂漿分別進(jìn)行材料設(shè)置。
建立剛體加載板并與再生骨料混凝土細(xì)觀模型進(jìn)行裝配。
設(shè)置荷載施加板與混凝土部件之間的相互作用。
對上部荷載施加板添加豎向位移，下部板設(shè)置為固定約束。
對再生混凝土模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
創(chuàng)建并提交作業(yè)，查看結(jié)果。
展開 abaqus建立三維橢球模型，主要用于有限元細(xì)觀力學(xué)分析，建立幾何模型 ￥40
abaqus建立三維橢球模型，主要用于有限元細(xì)觀力學(xué)分析，建立幾何模型
《Engineering Failure Analysis》：混凝土保護(hù)層銹脹開裂細(xì)觀力學(xué)模擬
導(dǎo)讀
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由于良好的塑性和材料的就地性，在建筑結(jié)構(gòu)當(dāng)中應(yīng)用廣泛，但鋼筋銹蝕導(dǎo)致保護(hù)層的銹脹開裂現(xiàn)象極大的危害了結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。細(xì)觀層次下，混凝土是由粗骨料、砂漿和二者界面區(qū)組成的三相復(fù)合材料，其中界面區(qū)是最薄弱的環(huán)節(jié)，因而銹脹裂縫也往往在此處萌生和擴(kuò)展。為研究細(xì)觀層次下保護(hù)層的銹脹開裂過程，北京工業(yè)大學(xué)的杜修力（第一作者）和金瀏（通訊作者）兩位學(xué)者采用基于ABAQUS建立了用以計算保護(hù)層銹脹開裂細(xì)觀有限元模型，并在《Engineering Failure Analysis》上發(fā)表了題為“Meso-scale numerical investigation on cracking of cover concrete induced by corrosion of reinforcing steel”的研究成果。有限元模型中，粗骨料采用隨機骨料的投放方法，骨料體積含量高達(dá)46.5%。并討論了保護(hù)層厚度，骨料分布和鋼筋位置對于保護(hù)層銹脹開裂過程力學(xué)反應(yīng)的影響。
內(nèi)容簡介
現(xiàn)有的預(yù)測保護(hù)層銹脹開裂數(shù)值模型中，大多采用宏觀模型，即假設(shè)混凝土為均質(zhì)材料，而實際上混凝土是是由粗骨料、砂漿和二者界面組成的多相復(fù)合材料。在宏觀層次下，無法體現(xiàn)各相材料對于保護(hù)層銹脹裂縫萌生和擴(kuò)展的影響，因此有必要采用細(xì)觀力學(xué)模型研究保護(hù)層的銹脹開裂過程及力學(xué)反應(yīng)。
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材料力學(xué)所涉及的內(nèi)容分屬于兩個學(xué)科：
固體力學(xué) (solid mechanics)，即研究物體在外力作用下的應(yīng)力、變形和能量，統(tǒng)稱為應(yīng)力分析 (stress analysis)。但是，材料力學(xué)又不同于固體力學(xué)，材料力學(xué)所研究的僅限于桿類物體，例如桿、軸、梁等。
材料科學(xué) (materials science) 中的材料的力學(xué)行為 (behaviors of materials)，即研究材料在外力和溫度作用下所表現(xiàn)出的力學(xué)性能 (mechanical properties) 和失效 (failures) 行為。但是，材料力學(xué)所研究的僅限于材料的宏觀力學(xué)行為，不涉及材料的微觀機理。
力學(xué)特性是指在外力作用下材料變形與所受外力之間的關(guān)系，以及材料抵抗變形和破壞的能力，這些力學(xué)特性均需通過材料試驗確定。
以上兩方面的結(jié)合，使材料力學(xué)成為工程設(shè)計 (engineering design) 的重要組成部分，即設(shè)計出桿狀構(gòu)件或零部件的合理形狀和尺寸，以保證它們具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。
展開 復(fù)合材料力學(xué)介紹—— 基本概念和分類 附復(fù)合材料力學(xué)文檔下載
引言
復(fù)合材料的定義有多種，大體而言，指的是兩種或多種不同性質(zhì)的材料用物理和化學(xué)方法在宏觀尺度上組成具有新性能的材料。
本系列大體上參考《復(fù)合材料力學(xué)》，沈觀林等著，清華大學(xué)出版社。
文章盡量少地牽涉數(shù)學(xué)公式，以概念和觀點為主，并在最后增加了一些案例，說明復(fù)合材料力學(xué)是如何進(jìn)行分析的。
本人在復(fù)合材料力學(xué)分析的水平和經(jīng)驗水平有限，希望大家能一起學(xué)習(xí)討論。
基本概念
復(fù)合材料這個概念并不新鮮，人類很早就開始使用復(fù)合材料，如古代使用的土坯磚就是由黏土和稻草（或麥稈）組成；此外，我們熟知的鋼筋混凝土、膠合板等，都是復(fù)合材料。
復(fù)合材料從應(yīng)用的角度大致可以分為2類：
功能復(fù)合材料，如導(dǎo)電、耐高溫?zé)g、磨阻等；
結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，作為一種結(jié)構(gòu)件，具有高比強度或比剛度，我們這個系列主要討論的就是這類復(fù)合材料。
基本分類
結(jié)構(gòu)復(fù)合材料由基體材料和增強材料兩部分組成：
基體材料，主要起到連接、固定、傳遞、保護(hù)等作用，通常由樹脂、金屬和非金屬；
增強材料，核心作用，提供材料的剛度和強度。
復(fù)合材料相比金屬材料，復(fù)雜得多，具有很多特點，并且可設(shè)計。
展開 機織復(fù)合材料細(xì)觀損傷分析仿真
我們經(jīng)常說的平紋布、斜紋布就是一種機織材料。本文就以平紋機織復(fù)合材料為例，探討其損傷研究仿真方法。
機織復(fù)合材料力學(xué)性能研究方法
機織復(fù)合材料力學(xué)的研究發(fā)展的已經(jīng)較為成熟，目前用的最多的就是多尺度分析，即從纖維束內(nèi)部的微觀、到RVE（代表性單元：單胞）細(xì)觀、再到均質(zhì)化處理的宏觀分析，逐層遞進(jìn)獲取材料參數(shù)。
其中以細(xì)觀研究開展較多，也是初學(xué)者必須過的一道坎。這里面首個難點就是建模。當(dāng)然如果我們借助英國諾丁漢大學(xué)開發(fā)的TexGen也可以完成建模和網(wǎng)格任務(wù)，但是掌握建模和網(wǎng)格技術(shù)對我們研究相關(guān)問題是十分有好處的。
我們需要搞清楚TEX單位與紗線截面積的換算關(guān)系，然后選擇一種截面作為紗線截面形狀（橢圓、圓、矩形、多邊形），再根據(jù)紗線位置關(guān)系，確定纖維軌跡。
平紋織物單元體截面示意圖（《基于嵌入式約束的機織復(fù)合材料細(xì)觀建模與分析》）
整完模型后，就要開始做網(wǎng)格。
比較麻煩的是樹脂網(wǎng)格，因為纖維束嵌入在樹脂內(nèi)的，纖維的這種分布，在進(jìn)行布爾運算的時候，樹脂區(qū)域會搞出很多薄片區(qū)，這使得網(wǎng)格劃分、收斂性成了問題。
為此，這里采用嵌入式約束解決這個問題。
嵌入式約束方法
商用軟件ABAQUS中內(nèi)置的嵌入式約束（Embedded）可以模擬一種物體浸潤在另一物體內(nèi)的完全耦合關(guān)系，在鋼筋混凝土的力學(xué)模擬中應(yīng)用廣泛。
該方法無需對被浸潤物的幾何模型進(jìn)行布爾運算，大大降低了建模和網(wǎng)格離散的難度與工作量。
也就是說這個時候，我們可以單獨處理網(wǎng)格和纖維的網(wǎng)格，然后在ABAQUS中施加Embedded即可。
Embedded模型
本構(gòu)模型與子程序
纖維是橫觀各向同性，樹脂是各向同性的。因此我們需要在子程序中分別定義兩者的本構(gòu)。
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彈性力學(xué)對材料力學(xué)的批判與繼承 附彈性力學(xué)教程王敏中下載
相對應(yīng)的，彈性力學(xué)借助于微元體，可以求出彈性體任意點的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，那么，這些解對應(yīng)于材料力學(xué)的工程目標(biāo)，應(yīng)力、應(yīng)變解可用于分析彈性體的強度問題，應(yīng)變和位移可以分析彈性體的剛度問題，應(yīng)力可以分析彈性體的穩(wěn)定性問題，也就是說彈性力學(xué)與材料力學(xué)具有相同的工程目標(biāo)。
下載地址：彈性力學(xué)教程王敏中
濕熱環(huán)境下碳纖維復(fù)合材料宏-細(xì)觀損傷演化Vumat子程序。
濕熱環(huán)境下碳纖維復(fù)合材料宏-細(xì)觀損傷演化Vumat子程序。 感興趣的話和我私聊吧！
混凝土細(xì)觀模擬中如何實現(xiàn)材料的速率效應(yīng)？
利用CEB規(guī)范中的公式計算出混凝土DIF值，將其作為參數(shù)計算出混凝土在不同應(yīng)變率下的材料特性，以此考慮材料率相關(guān)效應(yīng)。請問如何在abaqus中實現(xiàn)呢？
材料力學(xué)中梁涉及到的截面幾何性質(zhì)及一些力學(xué)概念
1. 純彎曲
如果某一段梁的截面上的剪力為零，彎矩為一不為零的常值，該段梁產(chǎn)生的彎曲稱為純彎曲，如下圖簡支梁的兩端受一對力偶矩的作用時，梁的任何一段的內(nèi)力只有彎矩的作用而沒有剪力，該梁發(fā)生的彎曲就是純彎曲。
2. 橫力彎曲
當(dāng)梁受有垂直與梁軸線的橫力時，該梁的剪力不為零，成為橫力彎曲，例如懸臂梁上作用有集中力或簡支梁受有均布載荷或集中載荷時，等這些都是橫力彎曲的例子，橫力彎曲時梁橫截面上既有彎矩又有剪力。
純彎曲時梁上的最大正應(yīng)力公式為:
其中Mmax是橫梁上最大彎矩，W為梁截面的抗彎截面系數(shù)。當(dāng)梁的跨度與梁橫截面尺寸比值大于5時，橫力彎曲可以近似用純彎曲時的正應(yīng)力公式計算。
3. 中性面和中性軸
如圖梁在外力作用下發(fā)生彎曲時，橫截面的上部受壓應(yīng)力，梁的上部發(fā)生縮短；梁截面的下部受拉應(yīng)力，梁的下部發(fā)生伸長，可以預(yù)見在梁的中間某個平面將既不發(fā)生壓縮也不發(fā)生拉伸，成為該面為中性面或中性層。將中性面與梁橫截面的交線成為中性軸。
4. 對稱彎曲
在工程中有許多梁至少有一個縱向?qū)ΨQ面，或者說梁截面有一個對稱軸，這種梁稱為對稱截面梁，簡稱為對稱梁。如果外力和外力矩都作用在截面對稱軸與梁軸線組成的對稱面內(nèi)，梁變形后軸線稱為該對稱面內(nèi)的平面曲線，這種彎曲稱為對稱彎曲或平面彎曲。
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