理论教育 稳定化的局部J2损伤本构模型算例分析及其网格依赖性探究

稳定化的局部J2损伤本构模型算例分析及其网格依赖性探究

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:Cervera et al为了验证所提出的稳定化的各向同性局部J2损伤本构模型,分别对二维空间的含不同穿孔的3种薄板模型进行了剪切带问题模拟分析。Li & Liu则采用不同的剪切带模拟方法研究应变软化中几种常见的问题:包括网格敏感性问题、沙漏模式的可控性问题以及自适应分析问题。本节将利用所建立的模型对这两种局部化带的算例进行模拟分析,并研究相应的网格依赖性、内长度尺度参数对应变局部化带的宽度影响问题。

稳定化的局部J2损伤本构模型算例分析及其网格依赖性探究

从微观角度分析,钻探中常见的应变软化材料,如岩石,一般都存在或多或少的微杂质、微裂纹或微空洞,因此严格意义上都属于非均质材料。在加载作用下,材料内部的这些缺陷部位往往率先达到峰值应力状态,随即引发软化,软化后这些部位所承担的一部分力逐渐转移到相邻其他点上,使得这些相邻点也相继发生软化,随着变形在这些缺陷部位的迅速增长,出现了应变局部化现象,而当应变局部化现象主要集中到某一区域时,就会出现具有一定宽度的错位带或剪切带。随着错位带或剪切带的传播,材料内部沿主要局部化变形带的垂直或平行方向会分别出现张开型裂隙(Ⅰ型裂纹)或相对滑动型裂隙(Ⅱ型裂纹),从而导致材料的彻底失效。错位带和剪切带被认为是应变局部化和材料不稳定性的典型代表(Samaniego et al,2005),对其进行研究模拟有助于理解应变软化材料的断裂失效机理(Rice,1976;Bigoni et al,1991)。正因如此,错位带和剪切带模拟已经被不少专家学者作为评估各种应变软化模型性能的基准问题研究过。文献(Peerlings et al,1996;Chang et al,2002;Muhlhaus et al,1996)利用高阶理论模型研究了由几何缺陷引起的错位带软化现象,然而他们无一例外地采用了一维空间单轴拉伸的杆件模型,并未对二维三维空间的错位带问题进行过模拟。在热力学领域中,Li et al(2001)利用基于无网格RKPM方法的多物理模型研究了二维和三维空间绝热材料的剪切带的动态扩展问题。Cervera et al(2004)为了验证所提出的稳定化的各向同性局部J2损伤本构模型,分别对二维空间的含不同穿孔的3种薄板模型进行了剪切带问题模拟分析。Li & Liu(2004)则采用不同的剪切带模拟方法研究应变软化中几种常见的问题:包括网格敏感性问题、沙漏模式的可控性问题以及自适应分析问题。本节将利用所建立的模型对这两种局部化带的算例进行模拟分析,并研究相应的网格依赖性、内长度尺度参数对应变局部化带的宽度影响问题。(www.daowen.com)

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