结构损伤多尺度模拟与分析2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

结构损伤多尺度模拟与分析PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一章 绪论1

第二章 微细、宏观尺度上材料与结构的损伤特征观测与分析8

2.1金属结构焊接区的微细观缺陷及其演化特性8

2.1.1焊接结构内部缺陷探测9

2.1.2两类主要初始缺陷11

2.1.3细观裂纹演化特性12

2.1.4细观孔洞演化特性16

2.2焊接区域损伤演化的分形特征20

2.2.1分形的概念20

2.2.2焊接损伤区域裂纹扩展的分形特征21

2.2.3细观孔洞演化过程中的分形维数23

2.3多尺度同步观测与分析获得的钢结构疲劳损伤跨尺度演化特征25

2.3.1观测方法26

2.3.2疲劳裂纹萌生机制分析28

2.3.3疲劳裂纹扩展规律31

2.3.4疲劳裂纹萌生过程中的损伤多尺度特征分析33

2.3.5宏细观损伤与结构响应的关联性分析34

2.3.6易损部位损伤导致的结构响应非线性效应36

2.4 混凝土类脆性材料细宏观损伤特征及其演化特性38

2.4.1混凝土在材料层次上的微细宏观损伤特征及演化特性39

2.4.2构件和结构层次上的混凝土损伤特征及演化特性41

第三章 不同尺度上材料与结构损伤的合理表征及其量化方法44

3.1焊接损伤区的分形损伤跨尺度表征44

3.1.1含细观裂纹的焊接区域中分形损伤跨尺度表征44

3.1.2含细观孔洞的焊接区域中分形损伤跨尺度表征47

3.2金属疲劳损伤多尺度表征及其跨尺度演化规律50

3.2.1微裂纹成核与扩展行为50

3.2.2疲劳损伤变量的定义52

3.2.3描述疲劳微裂纹成核与扩展行为的多尺度损伤演化方程52

3.2.4模型参数反演与模型验证54

3.3脆性材料中分布式微裂纹的损伤表征方法56

3.3.1含大量分布裂纹的无限大脆性固体的细观力学模型57

3.3.2微裂纹对混凝土材料宏观性能的影响58

3.4由微裂纹跨尺度扩展主导的混凝土损伤演化过程数值模型64

3.4.1模拟准则与建模流程64

3.4.2裂纹扩展准则68

3.4.3裂纹扩展过程中的各种扩展形态的模拟70

3.4.4数值模拟案例72

3.5构件与结构中的耗能型损伤的表征与量化方法74

3.5.1构件与结构耗能型损伤表征的思路及原理75

3.5.2构件与结构耗能型损伤量化方法77

3.5.3常用的工程结构损伤指标80

3.5.4典型钢筋混凝土框架结构的损伤量化分析82

3.6钢架结构局部与整体损伤的表征与量化方法91

3.6.1易损局部的特征及其定义91

3.6.2结构损伤演化过程分析中的各层次代表性体元及其尺度特征92

3.6.3构件层次上的损伤表征与量化方法94

3.6.4结构层次上的损伤表征与量化方法95

3.6.5各类典型钢架结构的损伤量化方法96

3.6.6节点处的损伤对结构损伤的影响101

3.6.7框架结构中构件层次损伤与结构层次损伤之间的关联性102

3.6.8结构损伤模拟与量化分析案例：门式钢框架结构103

第四章 结构损伤多尺度分析的基本方程与计算方法106

4.1结构损伤多尺度分析的基本方程106

4.1.1串行嵌套多尺度方法的基本方程107

4.1.2一致多尺度方法的基本方程110

4.2串行嵌套式多尺度计算方法112

4.2.1物理平均化方法112

4.2.2数学渐进均匀化方法114

4.2.3两种方法的联系与区别121

4.3一致多尺度计算方法及跨尺度界面单元衔接121

4.3.1跨尺度界面位移协调方法123

4.3.2跨尺度界面应力连续方法124

4.3.3约束方程由局部坐标系到整体坐标系的转换127

4.4考虑局部损伤演化的结构抗震性能多尺度分析方法130

4.4.1地震荷载下钢材损伤演化率与损伤本构关系130

4.4.2钢结构地震损伤多尺度分析方法及其实施流程131

4.4.3细观损伤演化对连接构件抗震性能的影响133

4.4.4由损伤演化导致的钢桁架结构失效进程的分析140

第五章 结构损伤多尺度分析的实施流程及其验证144

5.1基于ABAQUS软件二次开发的结构损伤分析算法144

5.1.1 UMAT及其调用方法145

5.1.2 UMAT子程序的实施流程146

5.1.3弹塑性状态和损伤状态的决定147

5.1.4耦合材料损伤的应力更新算法149

5.1.5一致切线模量的定义和求解151

5.1.6实施过程中的主要问题和注意事项152

5.1.7 ABAQUS内核语言Python及基本功能153

5.2嵌套多尺度方法的算法流程及其有效性验证153

5.2.1基于均匀化方法的嵌套多尺度分析的算法流程154

5.2.2嵌套多尺度方法的算法与程序验证155

5.3一致多尺度方法的算法流程及其验证157

5.3.1结构损伤一致多尺度计算的流程157

5.3.2一致多尺度方法的有效性验证158

第六章 损伤跨尺度演化致混凝土构件局部失效的模拟与分析163

6.1混凝土梁损伤演化致失效的多尺度分析方法163

6.1.1混凝土梁损伤跨尺度演化分析模型163

6.1.2四点弯曲梁损伤算例分析165

6.2损伤跨尺度演化导致的混凝土梁强度的尺寸效应167

6.2.1三点弯曲梁损伤多尺度模型167

6.2.2计算结果与分析169

6.2.3混凝土梁尺寸效应的发生机理分析171

6.3钢筋混凝土粘结界面损伤多尺度模拟173

6.3.1钢筋混凝土拉拔构件细观损伤分析模型174

6.3.2钢筋混凝土粘结界面损伤多尺度模拟176

6.3.3钢筋混凝土粘结界面损伤多尺度分析177

6.4钢筋混凝土构件损伤演化致失效过程的自适应模拟与计算方法182

6.4.1基于材料细观构造图像的混凝土细观模型建立方法182

6.4.2混凝土材料细观损伤演化过程模拟的基本方程185

6.4.3混凝土构件损伤跨尺度演化过程的自适应模拟与分析的策略190

6.4.4混凝土损伤演化跨尺度自适应分析的有限元基本方程193

6.5混凝土构件损伤演化致失效的自适应模拟与分析案例197

6.5.1钢筋混凝土拉拔损伤演化过程的细观数值模拟197

6.5.2混凝土柱在模拟地震荷载下的损伤演化致失效分析199

第七章 混凝土损伤演化致结构失效过程的多尺度跨层次自适应模拟与分析203

7.1混凝土结构损伤演化过程的多尺度跨层次自适应模拟策略204

7.2损伤演化多尺度跨层次分析的区域自适应有限元理论208

7.2.1损伤多尺度跨层次演化过程自适应分析的区域变分原理208

7.2.2损伤多尺度跨层次演化过程自适应分析的有限元方程组210

7.3混凝土框架结构损伤演化致失效的多尺度跨层次自适应分析213

第八章 大跨桥梁钢箱梁结构疲劳损伤演化过程的多尺度跨层次模拟219

8.1高、低周疲劳交互作用下的疲劳损伤多尺度模拟与分析方法219

8.1.1高、低周疲劳交互作用下的疲劳损伤演化方程220

8.1.2多尺度疲劳损伤模型的参数反演与模型验证225

8.2考虑钢材内部微观缺陷的高低周疲劳损伤多尺度模拟与分析方法227

8.2.1考虑钢材微观构造的疲劳损伤多尺度模拟与分析方法227

8.2.2基于钢材微观构造图像的高低周疲劳损伤多尺度模拟与分析方法229

8.2.3疲劳短、长裂纹共同扩展导致的疲劳损伤演化过程分析案例230

8.3大跨桥梁钢箱梁结构疲劳损伤累积过程分析方法232

8.4昂船洲大桥钢箱梁结构疲劳损伤多尺度跨层次演化过程模拟235

参考文献243

作者简介245

彩图附录247