Investigation on blanking of thick sheet metal using the ductile fracture initiation and propagation criterion

In metal forming processes such as sheet blanking, severe plastic deformation localizes in a narrow shear band near blanking clearance, and ductile fracture occurs at the final stage. Because the combinations of large nonlinear strain localization, displacement discontinuity and ductile fracture brought obstacles to numerical simulation, a ductile fracture initiation criterion model and an elasto-plastic finite element method (FEM) were presented to simulate localized severe plastic deformation. Initiation and propagation of cracks were treated by deletion-and-replacement approach. The distributions and developing trends of effective strain and damage were predicted, the influence of blanking clearance on fracture was discussed, and an experiment was performed to explore the forming mechanism.     

A New Nonlinear Yield Criterion

Introduction　　 The yield criteria and strength theories of ma-terials undercombined stresses are importantfoun-dations in the mechanics of solids and the strengthof structures.　　 Two presently popular yield criteria had beenproposed,i.e.those of Tresca and Von Mises.Since then yield criteria have been studied by anumber of investigators,i.e twin- shear stressyield criterion[1] ,energy based yield criterion[2 ] ,anisotropic criterion[3 ] ,Hoek- Brown criterion[4] .However,any conceivable …     

An improved ductile fracture criterion for fine-blanking process

In order to accurately simulate the fine-blanking process, a suitable ductile fracture is significant.So an evaluation strategy based on experimental and corresponding simulation results of tensile, compression, torsion and fine-blanking test is designed to evaluate five typical ductile fracture criteria, which are widely-used in metal forming process.The stress triaxiality and ductile damage of each test specimen are analyzed.The results show that none of these five criteria is sufficient for all tests.Furthermore, an improved fracture criterion based on Rice and Tracey model, taking the influence of both volume change and shape change of voids into account, is proposed.The characterization of this model for fine-blanking process is easily done by the tensile test and the prediction result shows good.     

延性损伤演化的统一模型

本文基于连续介质力学（ＣＤＭ），提出了延性损伤演化的统一模型，新模型包含了已有的线性模型和非线性模型，不仅能描述损伤的前期演变，还可以反映后期损伤的加速性质，数值计算与试验结果的比较表明了新模型的有效性。     

Nonlinear anisotropic composite biomechanical modeling of human skin

A 3D nonlinear anisotropic composite biomechanical modeling of human skin was developed according to existing biomechanical experimental results, which can provide insights into the important structure-function relationship and parameters in skin tissue. A structural approach determines the macroscopic mechanical response of the skin tissue from its underlying structural components. The collagen fibers were embedded into a block of elastic gel matrix. The constitutive matrix of skin tissue consisted of both of collagen fiber and elastic gel block according to the rule that the collagen fibers were undulated with the ability to resist load only when completely straightened. The nonlinear and anisotropic mechanical responses were largely due to varying degree of fiber undulation. Statistical distributions were used to determine the extent of fiber undulation. The comparison of stress-strain plots between the modeling and experimental results showed the good coordination of the both. Some model parameters were discussed to compute the macroscopic mechanical response when the tissue block was subject to a simple deformation mode.     

Optimization of Clinching Tools by Integrated Finite Element Model and Genetic Algorithm Approach

Clinching is a convenient and efficient cold forming process that can join two sheets without any additional part. This study establishes an intelligent system for optimizing the clinched joint. Firstly, a mathematical model which introduces the ductile damage constraint to prevent cracking during clinching process is proposed.Meanwhile, an optimization methodology and its corresponding computer program are developed by integrated finite element model(FEM) and genetic algorithm(GA) approach. Secondly, Al6061-T4 alloy sheets with a thickness of 1.4 mm are used to verify this optimization system. The optimization program automatically acquires the largest axial strength which is approximately equal to 872 N. Finally, sensitivity analysis is implemented, in which the influence of geometrical parameters of clinching tools on final joint strength is analyzed. The sensitivity analysis indicates the main parameters to influence joint strength, which is essential from an industrial point of view.     

平面冗余并联机器人的综合性能优化设计

对平面二自由度冗余并联机器人的综合性能优化设计进行了探讨.基于运动学模型,给出了该机器人的雅可比矩阵和最优拓扑构形,分析了结构参数对工作空间和奇异性的影响规律.提出了衡量机器人运动精度、力传递性能、结构刚度和工作空间利用率的综合评价指标,建立了以综合评价指标为目标函数,以任务空间和无奇异位形为约束条件的数学优化模型,并采用自适应遗传算法求解.研究为同类机器人的优化设计提供了参考.     

5A06铝合金板材热态本构模型及韧性断裂准则

为了获取材料在不同条件下成形性能指标,对5A06铝合金板材进行了热态单向拉伸试验,结合热态单向拉伸试验和韧性断裂试验结果,提出了一种修正Misiolek模型;利用修正模型的外插性能预测颈缩后板材流变应力,应用径向基函数神经网络算法建立了Cockroft-Latham韧性断裂阈值预测模型,并对该模型进行了预测精度评估.结果表明,流变应力对温度及应变速率敏感,对比径向基函数网络模型预测误差小于10.6%.      

基于混合壳单元法预应力混凝土T梁的受力性能

为了准确预测与评估预应力混凝土T梁的力学性能,利用混合壳单元建立了T梁有限元计算模型,对T梁从完好状态至破坏状态的力学行为进行了非线性分析。T梁中弯曲预应力钢筋采用组合壳单元模型,应用虚功原理推导了其对组合壳单元刚度矩阵的贡献,梁底平直预应力钢筋采用分层壳单元模型;利用Owen双参数屈服准则和Hinton压碎准则描述混凝土材料非线性特性,采用双折线本构模型模拟钢筋材料。分析结果表明:混合壳单元法计算结果与试验结果吻合良好,弹性阶段的T梁刚度折减不明显,非线性阶段刚度发生明显折减,跨中预应力钢筋应力增长幅度最大,因此,混合壳单元法对预应力混凝土T梁力学行为分析是有效的。     

基于ANSYS的有限元强度折减法求边坡安全系数

介绍了一种基于有限元的强度折减法的边坡稳定性分析方法,讨论了该方法的基本原理、安全系数的物理意义、屈服准则和流动法则的选用及边坡破坏的判据等。算例通过不断减小边坡强度参数黏聚力和内摩擦角,得到新的一组黏聚力和内摩擦角,再输入软件计算至不收敛,此时的折减系数就是边坡的安全系数。计算结果显示,用ANSYS计算边坡的安全系数有一定的实用性和可靠性。     

芦山地震余震发生及演化的自组织临界机制

为探讨芦山7.0级地震余震演化动力机制,应用统计地震学方法,分析了2013年4月20日—6月20日芦山地震余震序列的宏观统计分布规律;基于自组织临界理论,提出了一种新的余震模型,以期阐明相关统计地震学规律的产生动力机制,并深入讨论了该模型的自组织临界性.该余震模型的具体算法是在经典Olami-Feder-Christensen地震模型基础上,引入了应力衰减因子和应力扩散各向异性因子.研究结果表明:芦山7.0级地震余震序列的震级分布遵循Gutenberg-Richter统计规律,幂指数值约为0.766;其余震序列的时间分布遵循Omori统计规律,幂指数值约为2.52.新建模型的数值模拟能同时对芦山地震余震序列呈现出的Gutenberg-Richter和Omori统计规律给出满意的预测结果,模拟结果与实际情况高度吻合,表明龙门山断裂带处于一种自组织临界状态,芦山地震余震过程实质上是一种自组织临界现象.      

沥青混合料蠕变损伤模型与损伤演化

为定量描述沥青混合料的蠕变特性,考虑沥青混合料在整个蠕变过程中同时存在蠕变硬化机制和蠕变损伤劣化机制,基于分数阶微积分理论,发展了一种相对简单的分数阶蠕变损伤模型,用分数阶Maxwell模型来描述蠕变硬化机制,用损伤应变来表示蠕变损伤劣化机制,并从统计学角度推导出沥青混合料的损伤演化方程;对AC-13沥青混合料进行了不同应力水平(0.179、0.358、0.448、0.537和0.716 MPa)下的单轴压缩蠕变试验,通过Levenberg-Marquardt优化算法进行了非线性拟合,确定了不同应力水平下分数阶蠕变损伤模型的参数与损伤演化曲线;为构建不同应力水平下统一的损伤演化模型,提出了一种统计量化沥青混合料损伤演化的方法,建立了蠕变损伤与损伤应变之间的演化关系。研究结果表明:在不同应力水平下,提出的分数阶蠕变损伤模型与试验结果的判定系数均不小于0.995,适用于描述包括衰减蠕变阶段、稳定蠕变阶段和加速蠕变阶段的整个蠕变过程;在衰减蠕变阶段,不同应力水平下沥青混合料的损伤都小于1.0×10-3,相对于蠕变破坏时的损伤0.8可以忽略不计,而进入稳定蠕变阶段以后,损伤逐渐增大;当沥青混合料的蠕变应力超过一定值时会发生蠕变破坏,其流值时间取决于所施加的应力水平;用二参数Weibull分布函数拟合所得的蠕变损伤与损伤应变之间演化关系的判定系数为0.992,说明可以建立不同应力水平下的统一损伤演化模型,且其参数只与材料性能和温度有关,与施加应力大小无关。      

圆管翼缘钢-混凝土新型组合梁极限抗弯承载力与延性

为研究圆管翼缘组合梁的抗弯性能, 进行了3根圆管翼缘组合梁静力加载抗弯破坏性试验, 分析了试验梁的抗弯破坏过程与破坏特征; 考虑混凝土损伤塑性本构及栓钉滑移与断裂, 建立了圆管翼缘组合梁非线性数值模型, 基于试验结果分析了数值模型的适用性; 以钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度与圆管管径为主要结构参数, 计算了48根正交设计的圆管翼缘数值模型组合梁的力学性能; 依据试验梁与数值模型梁的抗弯受力性能, 提出了基于简化塑性理论的圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力计算公式; 应用数值模型梁位移延性系数计算结果, 回归得到了圆管翼缘组合梁位移延性系数计算公式。计算结果表明: 数值模型组合梁与试验梁承载力比值为0.99~1.03, 挠度比值为0.87~1.09, 因此, 弯矩-挠度计算曲线与试验曲线吻合良好, 可采用数值模型组合梁准确模拟圆管翼缘组合梁的抗弯全过程受力行为; 圆管翼缘组合梁极限抗弯承载力随钢梁下翼缘宽度、混凝土翼板厚度的增大而增大, 随圆管管径的改变变化较小, 位移延性系数随混凝土翼板厚度与圆管管径平方的增大呈线性增大, 随钢梁下翼缘宽度的增大呈线性减小; 不同塑性发展程度的各类模型梁位移延性系数为3.16~7.19, 体现了较好的延性; 采用极限抗弯承载力简化计算公式与圆管翼缘数值模型组合梁计算的极限抗弯承载力比值为0.91~1.09, 平均比值为0.98, 因此, 公式计算结果准确; 为使圆管翼缘组合梁具有一定延性, 建议位移延性系数大于3.5。      

基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

连续配筋混凝土路面纵向钢筋荷载疲劳断裂分析

采用ANSYS非线性有限元程序,分析标准轴载作用下连续配筋混凝土路面横向开裂稳定后裂缝处纵向钢筋的塑性应变,并利用损伤理论及屈服准则推导重复荷载作用下裂缝处纵向钢筋断裂的疲劳公式,具有一定的理论和现实意义。     

基于损伤和能量耗散的钢筋混凝土柱抗震性能研究

从PEER数据库中选取7根钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验数据,在分析了不同轴压比和配箍率下各试件的滞回特性、延性指标和割线刚度退化等的基础上,基于钢筋混凝土构件的Park-Ang双参数破坏准则,研究了构件损伤与耗能的关系、轴压比和配箍率对滞回耗能和损伤演化的影响。结果表明,轴压比较小和配箍率较高的试件,滞回曲线较为饱满,具有较好的延性性能;在一定范围内,增大轴压比或配箍率可以提高试件的屈服位移、屈服荷载和峰值荷载;加载前期,试件的损伤主要由位移首次超越引起,累积耗能对试件损伤影响相对较小,随着位移幅值的增大,累积耗能对试件损伤的贡献逐渐加大;配箍率相同的情况下,减小箍筋的间距对改善钢筋混凝土抗震性能有显著作用。     

车身粘接结构断裂失效准则改进

为了解决现有失效准则无法满足粘接结构真实失效预测的问题, 利用试验测试与仿真分析相结合的方法建立一种基于应力的断裂失效准则; 设计了5组典型拉剪比的ISR-7008/铝合金粘接接头, 并对5组不同拉剪比的粘接接头进行准静态拉伸试验, 获得了初始断裂载荷与最大断裂载荷, 确定了胶层断裂失效点的起始位置; 建立了粘接接头的仿真模型并在仿真模型中施加初始断裂载荷, 提取出5组典型拉剪比的接头失效区域内初始断裂点的各种应力; 通过对失效点的各种应力进行比值和线性组合处理, 得出等效应力计算公式, 基于该等效应力计算公式建立适用于粘接结构的初始失效和后续失效统一的失效准则; 设计了验证试验方案, 通过对比试验结果和仿真结果, 分析了失效准则的有效性。分析结果表明: 在75°嵌接接头中, 仿真分析获得的失效载荷为1 717.6 N, 试验测试获得的失效载荷为1 936.4 N, 试验和仿真的相对误差为11.3%;仿真结果与试验测试的胶层失效过程基本吻合, 验证了本文建立的失效准则的有效性。建立的基于应力的失效准则实现了粘接结构初始失效准则和后续失效准则的统一, 可以较为准确地预测复杂应力状态下粘接接头的失效过程, 并且该失效准则解决了弹性粘接剂厚胶层的仿真问题, 为工程实际应用中的粘接结构强度设计提供了一定参考。      

非共面双裂隙层状岩石破坏特征及工程应用

为了研究层状岩石在预存裂隙作用下的破坏机理,基于颗粒离散元理论,构建能反映岩石各向异性特征的数值模型. 基于该模型,系统研究了含非共面双裂隙层状岩石在单轴压缩条件下裂纹的产生与演化规律,并揭示了双裂隙层状围岩中隧道开挖后岩体的破坏模式. 研究结果表明:存在预制裂隙的岩石,其抗压强度值小于相同条件下的完整岩石,但岩石强度与层理面倾斜角度的关系曲线仍呈U形分布;竖向加载时,试样的破坏形态同层理面倾斜角度（β）与预制裂隙倾斜角度（α）间相对大小有关. 当β < α时,岩石的破坏受预制裂隙控制;当β > α时,岩石的破坏可分为预制裂隙与层理面共同控制与层理面控制两类;隧道围岩的细观破坏模式也与β、α的相对大小有关,但破坏区域均集中在洞周两侧垂直于层理面的一定范围内.      

STUDY ON THE EFFECT OF T-2 TOXIN AND SELENIUM ON CD44 EXPRESSION IN THE CULTURED HUMAN FETAL CHONDROCYTES IN VITRO

KBD (Kashin BeckDisease)isasevere ,en demicosteoarthrosisandthepathogenesisofitisstillapendentproblem[1] .WiththestudyofetiologyofKBD ,thehypothesisofselenium deficiencyinthesurroundingandfoodcontaminatedbyfungaltoxinisanoticeableone .The pathologicalfeaturesofKBDarethedegenerationandnecrosisofthearticu larcartilage ,disorderofmetabolismofcartilagematrix .Thestudyontheosteoarthrosissuggeststhatthereductionoftheaggregationandincreaseofdeg radationofaggrecanareinitialaffairsifcartilagehasdeg…     

Stress-Strain Relationship and Failure Criterion for Concrete after Freezing and Thawing Cycles

Introduction Underfreezingandthawing,macromechanical performanceofconcreteisgraduallydeterioratedby theinitiation,expansionandconnectionoftheinner cracks.Thisisaprogressiveprocessanddiffersfrom thedamageprocesscausedbyloads.Concretestruc turesincoldareas,…