冰三点弯曲试验的近场动力学数值模拟
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘(要!为了研究近场动力学对冰受力变形至破坏过程数值模拟的可行性!本文依据近场动力学理论并引入自适 应动态松弛法!给出了近场动力学求解动态问题和准静态问题的数值算法!建立了冰材料的近场动力学弹脆性本 构模型!对三点弯曲试验进行了数值模拟" 研究结果表明#近场动力学方法在破坏问题模拟上具有优势!并且对准 静态问题的求解具有非常好的准确性$将三点弯曲试验过程的数值模拟结果与试验结果进行对比发现!变形过程 相对误差小于 AC!裂纹产生位置%试样折断结果与试验结果一致!说明近场动力学适用于冰材料受力变形至破坏 过程的计算分析" 关键词!冰$ 三点弯曲试验$ 变形$ 破坏$ 近场动力学$ 准静态$ 自适应动态松弛法$ 弹脆性本构模型 !"##&%D&&""% EFG6+=$%&B&$%$H 网络出版地址!G::@# EEIII=J-K3=-6:EKJL9EM6:.3/E$!D&!"%=+=$%&’%$%A=%H#H=%%#=G:L/ 中图分类号!NHA&(文献标志码!(文章编号!&%%BOH%#!&$%&’’%#O%B%HO%H
征和规律" 已 经 成 为 研 究 冰 力 学 行 为 的 有 效 手 段& 经典数值分析方法在连续性假设下通过偏微分方程 进行求解"导致空间导数在裂纹表面和尖端存在奇 异性问题"在模拟破坏问题时存在着一定困难(&) & 有限元法! c4d$ 在数值模拟破坏问题时需要预先 明确裂纹是否存在以及其尺寸和位置"随着裂纹的 扩展需要对网格进行重新划分"计算过程和结果对 网格具有强烈依赖性($) & 近年来"随着离散元方法 的发展"基于离散元方法的海冰与海洋结构’船体相 互作用研究取得了较大的进展"在海冰与船舶结构 作用的破坏过程数值模拟方面表现出了一定优势"
((冰载荷是影响极地船舶与海洋结构物安全性与 可靠性的主 要 环 境 载 荷" 与 冰 力 学 行 为 密 切 相 关& 目前"针对冰受力变形至破坏过程"一些学者综合采 用理论推导’数值分析’试验等方法进行了系统的研 究& 其中"数值分析方法具有简便’可重复性好等特 点"可以从不同层面揭示冰破坏机理’冰载荷分布特
$%&’()*%+,+-*./0012+%,*30,4%,5 *06*+-%703)604+,20/%48,)&%7
P74Q.-RG+*& " S7P3K+3& " T?UVW3-5& " X?YP3.*/*-5& " SYZG3F+-$
!&=[JG**/*0[G3@ 4-53-66,3-5" 1.,23- 4-53-66,3-57-386,93:;" 1.,23- &A%%%&" \G3-.# $=[:.:6K6;/.2*,.:*,;J*.9:./.-M *009G*,66-O 53-66,3-5" ]./3.- 7-386,93:;*0^6JG-*/*5;" ]./3.- &&B%$#" \G3-.$
第 !" 卷第 # 期 $%&’ 年 # 月
哈(尔(滨(工(程(大(学(学(报 )*+,-./*01.,23- 4-53-66,3-57-386,93:;
<*/=!" >=# ?@,=$%&’
冰三点弯曲试验的近场动力学数值模拟
薛彦卓& ! 陆锡奎& ! 王庆& ! 白晓龙& ! 李志军$
!&=哈尔滨工程大学 船舶工程学院"黑龙江 哈尔滨 &A%%%&#$=大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室"辽宁 大连 &&B%$#$
936*/)7*%^*9:+M;:G606.9323/3:;*0N6,3M;-.L3J93L+/.:3-5:G6@,*J6990,*LM60*,L.:3*- :*M.L.56*03J6+-M6,.@O @/36M 0*,J6" :G6:G,66O@*3-:26-M3-5:69:*03J63993L+/.:6M=?6/.9:3JO2,3::/6J*-9:3:+:386L*M6/*03J6L.:6,3./3969O :.2/39G6M .-M :G6N6,3M;-.L3J-+L6,3J././5*,3:GL99*/83-5M;-.L3J@,*2/6L.-M _+.939:.:3J@,*2/6L.,65386- 2; J*L23-3-5I3:G :G6.M.@:386M;-.L3J,6/.‘.:3*- L6:G*M=^G6,69+/:99G*I:G.::G6N6,3M;-.L3JL6:G*M G.9.M8.-:.O 5693- :G6M.L.5693L+/.:3*-" .-M 3986,;.JJ+,.:6:*9*/86:G6_+.939:.:3J@,*2/6L# :G6-+L6,3J./93L+/.:3*- ,6O 9+/:9*0:G,66O@*3-:26-M3-5:69:I6,6J*L@.,6M I3:G :G66‘@6,3L6-:./,69+/:9" IG3JG 9G*I6M :G.::G6,6/.:3866,,*,*0 M60*,L.:3*- @,*J699399L.//6,:G.- AC" J,.JK /*J.:3*- .-M 9@6J3L6- 0,.J:+,6,69+/:9.,63M6-:3J./I3:G :G66‘@6,3O L6-:./,69+/:9=^G6,69+/:3-M3J.:69:G.:N6,3M;-.L3J399+3:.2/60*,.@@/3J.:3*- *- M60*,L.:3*- .-M M.L.56@,*J699 *03J6L.:6,3./= :08;+/46%3J6# :G,66O@*3-:26-M3-5:69:# M60*,L.:3*-# M.L.56# @6,3M;-.L3J# _+.939:.:3J# .M.@:386M;-.L3J,6O /.‘.:3*-# 6/.9:3JO2,3::/6J*-9:3:+:386L*M6/
收稿日期!$%&B a&am!$%&’ a%$ a%A=
基金项目!国家自然科学基金资助项目!A&B!"%%#$ #高技术船舶科研
基金项目! V%&#B&!%%$$ =
作者简介!薛彦卓!&"H’ a$ " 男"教授"博士生导师#
王庆!&"H$ a$ " 男"教授=
通信作者!王庆"4OL.3/%I.-5_3-5bG,26+=6M+=J-=
征和规律" 已 经 成 为 研 究 冰 力 学 行 为 的 有 效 手 段& 经典数值分析方法在连续性假设下通过偏微分方程 进行求解"导致空间导数在裂纹表面和尖端存在奇 异性问题"在模拟破坏问题时存在着一定困难(&) & 有限元法! c4d$ 在数值模拟破坏问题时需要预先 明确裂纹是否存在以及其尺寸和位置"随着裂纹的 扩展需要对网格进行重新划分"计算过程和结果对 网格具有强烈依赖性($) & 近年来"随着离散元方法 的发展"基于离散元方法的海冰与海洋结构’船体相 互作用研究取得了较大的进展"在海冰与船舶结构 作用的破坏过程数值模拟方面表现出了一定优势"
((冰载荷是影响极地船舶与海洋结构物安全性与 可靠性的主 要 环 境 载 荷" 与 冰 力 学 行 为 密 切 相 关& 目前"针对冰受力变形至破坏过程"一些学者综合采 用理论推导’数值分析’试验等方法进行了系统的研 究& 其中"数值分析方法具有简便’可重复性好等特 点"可以从不同层面揭示冰破坏机理’冰载荷分布特
$%&’()*%+,+-*./0012+%,*30,4%,5 *06*+-%703)604+,20/%48,)&%7
P74Q.-RG+*& " S7P3K+3& " T?UVW3-5& " X?YP3.*/*-5& " SYZG3F+-$
!&=[JG**/*0[G3@ 4-53-66,3-5" 1.,23- 4-53-66,3-57-386,93:;" 1.,23- &A%%%&" \G3-.# $=[:.:6K6;/.2*,.:*,;J*.9:./.-M *009G*,66-O 53-66,3-5" ]./3.- 7-386,93:;*0^6JG-*/*5;" ]./3.- &&B%$#" \G3-.$
第 !" 卷第 # 期 $%&’ 年 # 月
哈(尔(滨(工(程(大(学(学(报 )*+,-./*01.,23- 4-53-66,3-57-386,93:;
<*/=!" >=# ?@,=$%&’
冰三点弯曲试验的近场动力学数值模拟
薛彦卓& ! 陆锡奎& ! 王庆& ! 白晓龙& ! 李志军$
!&=哈尔滨工程大学 船舶工程学院"黑龙江 哈尔滨 &A%%%&#$=大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室"辽宁 大连 &&B%$#$
936*/)7*%^*9:+M;:G606.9323/3:;*0N6,3M;-.L3J93L+/.:3-5:G6@,*J6990,*LM60*,L.:3*- :*M.L.56*03J6+-M6,.@O @/36M 0*,J6" :G6:G,66O@*3-:26-M3-5:69:*03J63993L+/.:6M=?6/.9:3JO2,3::/6J*-9:3:+:386L*M6/*03J6L.:6,3./3969O :.2/39G6M .-M :G6N6,3M;-.L3J-+L6,3J././5*,3:GL99*/83-5M;-.L3J@,*2/6L.-M _+.939:.:3J@,*2/6L.,65386- 2; J*L23-3-5I3:G :G6.M.@:386M;-.L3J,6/.‘.:3*- L6:G*M=^G6,69+/:99G*I:G.::G6N6,3M;-.L3JL6:G*M G.9.M8.-:.O 5693- :G6M.L.5693L+/.:3*-" .-M 3986,;.JJ+,.:6:*9*/86:G6_+.939:.:3J@,*2/6L# :G6-+L6,3J./93L+/.:3*- ,6O 9+/:9*0:G,66O@*3-:26-M3-5:69:I6,6J*L@.,6M I3:G :G66‘@6,3L6-:./,69+/:9" IG3JG 9G*I6M :G.::G6,6/.:3866,,*,*0 M60*,L.:3*- @,*J699399L.//6,:G.- AC" J,.JK /*J.:3*- .-M 9@6J3L6- 0,.J:+,6,69+/:9.,63M6-:3J./I3:G :G66‘@6,3O L6-:./,69+/:9=^G6,69+/:3-M3J.:69:G.:N6,3M;-.L3J399+3:.2/60*,.@@/3J.:3*- *- M60*,L.:3*- .-M M.L.56@,*J699 *03J6L.:6,3./= :08;+/46%3J6# :G,66O@*3-:26-M3-5:69:# M60*,L.:3*-# M.L.56# @6,3M;-.L3J# _+.939:.:3J# .M.@:386M;-.L3J,6O /.‘.:3*-# 6/.9:3JO2,3::/6J*-9:3:+:386L*M6/
收稿日期!$%&B a&am!$%&’ a%$ a%A=
基金项目!国家自然科学基金资助项目!A&B!"%%#$ #高技术船舶科研
基金项目! V%&#B&!%%$$ =
作者简介!薛彦卓!&"H’ a$ " 男"教授"博士生导师#
王庆!&"H$ a$ " 男"教授=
通信作者!王庆"4OL.3/%I.-5_3-5bG,26+=6M+=J-=