czm内聚力模型ppt课件
第三节重力模型法精品PPT课件
重力模型法（GM）认为交通区i到j的出行分布量 不仅与社会经济因素有关（驱动因素），而且还与时 间、空间等阻碍因素有关。
重力模型的基本公式为：
Pi Pj
tij k
d
2 ij
Casey模型
tij
k
Oi D j Cij
tij
k
Oi Dj Cij
其中， Pi，Pj——小区i，j的人口数； Oi，Dj——小区i，j的产生交通量与吸引交通量； R——小区i，j间的阻抗（距离、费用等）；
缺点： ①虽考虑路网变化和土地利用对出行的影响
，但没有考虑出行者的个体因素影响； ②交通区内出 行交通量无法求出； ③若交通小区之间的距离非常小 时，有夸大预测力模型法能够考虑路网阻抗的变化，要求 数据不苛刻，因此适用范围较广，可用于各 种交通规划。
增长系数法可以作为重力模型法的补充，在 重力模型法无法满足约束条件时，可以辅助 应用（例如课本P142）；也可以用于预测城 市外部交通量及公路交通量。
七模型理论解释概率论解释信息论解释最大熵原理八重力模型的特点九交通分布模型的选用重力模型法能够考虑路网阻抗的变化要求数据不苛刻因此适用范围较广可用于各种交通规划
第三节 重力模型法 （Gravity Model）
主要内容
概述 模型参数标定 无约束模型（简单模型） 单约束模型 双约束模型 模型理论解释 重力模型特点 分布模型选择
假设γ=1，下面采用乌尔希斯模型来检验其是否 合理。
交通区1：
小区1总体可达性
根据 Tij Oi •
Dj
n
Cij
D j Cij
计算小区1到各小区出行量：
j=1
82 T11 8 10 3.2
T12
czm内聚力模型ppt课件
CZM offers an alternative way to view and failure in materials.
Wake of crack tip
Forward of crack tip
Fibril (MMC bridging Grain bridging
Microvoid coalescence
Plastic zone
Metallic
Cleavage fracture
Oxide bridging
Fibril(polymers) bridging
C
y B
NO MATERIAL SEPARATION
A
l1
d max
FORWARD
D
LOCATION OF COHESIVE CRACK TIP
d D
l2
WAKE
COMPLETE MATERIAL SEPARATION
E d, X
d sep
MATERIAL CRACK TIP
COHESIVE CRACK TIP
Molecular force of cohesion acting near the edge of the crack at its surface (region II ). The intensity of molecular force of cohesion ‘f ’ is found to vary as shown in Fig.a. The interatomic force is initially zero when the atomic planes are separated by normal
流体力学第二部分优秀课件
1 2
Q1 Q2 v1 A1 v 2 A2
——不可压缩流体恒定总流的连续性方程
综合：
表明：在不可压缩流体一元流动中,平均流速与断面面积成反比.
第六节 恒定元流能量方程
假设条件：
不可压恒定流体、只有重力作用。在某一恒定流场中，任取一个元流，在元流上 任取两个过流断面1－1，2－2。
设:断面面积为dA1,dA2, 速度为u1,u2, 压强为p1,p2, 位置高度z1,z2
第二节 恒定流动与非恒定流动
非恒定流动：运动不平衡的流动，各点的流速随时间变化， 由流速决定的压强，粘性力和惯性力也随时间变化。
ux
u
x
(
a
,
b
,
c
,
t
)
uy uy (a,b,c, t)
uz
uz (a,b,c, t)
恒定流动：运动平衡的流动，各点的流速不随时间变化， 由流速决定的压强，粘性力和惯性力也不随时间变化。
的直线）。长而直的管道内的流动就是均匀流。 非均匀流：过流断面沿流程变化。比如：弯管、变径管，由于过流断面
的变化，引起流速的大小或方向发生变化。
第七节 过流断面的压强分布
2、渐变流与急变流 渐变流：流速沿流动方向变化极为缓慢地非均匀流。渐变流的流线趋近
于平行的直线，因此渐变流的过流断面可以近似的认为是平面 （过流断面有时是曲面）。 急变流：流速沿流程变化显著的流动
金属晶体精品课件1
六方堆积方式空间利用率最高。 Mg、Zn、Ti等金属采用这种方式。 故该型又称之为镁型（hcp）
11
二、金属晶体的原子堆积模型
1.简单立方堆积
2.体心立方
A
3.六方堆积
4.面心立方
C
B
12
A
6
3
54
C
B
第四层排列与第一层相同，于是
A
形成 ABC ABC 三层一个周期。
第三节 金属晶体
金属晶体的原子堆积模型
顾俊
1
二、金属晶体的原子堆积模型 金属晶体中的原子可看作直径相等的球体
非密置层Biblioteka 密置层2二、金属晶体的原子堆积模型
1.简单立方堆积
3
二、金属晶体的原子堆积模型
1.简单立方堆积
简单立方堆积方式空间利用率最低。 仅有金属钋（Po）采用这种堆积方式 中央空间是否可以再放一同直径的球？
17
18
1.我公司将积极配合监理工程师及现 场监理 工程师 代表履 行他们 的职责 和权力 。
2.我公司在开工前，将根据合同中明 确规定 的永久 性工程 图纸， 施工进 度计划 ，施工 组织设 计等文 件及时 提交给 监理工 程师批 准。以 使监理 工程师 对该项 设计的 适用性 和完备 性进行 审查并 满意所 必需的 图纸、 规范、 计算书 及其他 资料； 也使招 标人能 操作、 维修、 拆除、 组装及 调整所 设计的 永久性 工程。
4
二、金属晶体的原子堆积模型
1.简单立方堆积 2.体心立方
5
二、金属晶体的原子堆积模型
1.简单立方堆积 2.体心立方
6
二、金属晶体的原子堆积模型
苏科版物理八下7.1《走进分子世界》课件
初中物理课件
教学目标： 1、初步的认识物质的内部结构以及
分子模型 2、初步了解到分子是永远运动的 3、分子之间存在吸引力和排斥力
初中物理课件
生活经验： 一支粉笔，一杯水，一块铁板 产生错觉 物体是连续的 猜想1： 物质是由许多微粒组成的
实验事实1： 粉笔折断，吸管滴水，高锰酸钾放入水中
气体不能无止境压缩 说明分子间图，在一端开口的玻璃管内装有一半的酒 精，再沿管壁慢慢地注入带颜色的水，这时可 以清楚地看见水和酒精的分界面，然后堵住管 口，上下颠倒几次，使水和酒精充分混合，可 以看见混合液体体积减小了，这说明（ B ） A.分子在不停地做无规则运动 B. 分子间有间隙 C.分子间有引力 D. 分子间存在斥力
初中物理课件
想一想： 分子会运动吗？ 观察实验 结论：分子在永不停息的作无规则运动。 观察红墨水在冷水和热水中的运动 结论：分子运动的快慢与温度有关、 温度越高，分子运动越剧烈
初中物理课件
讨论：既然分子在永不停息的运动，为什么物体 不是一盘散沙？ 猜想：分子之间有力的作用 实验：平滑铅块对接 结论：分子之间存在吸引力 生活现象：固体液体不易压缩，
初中物理课件
2、下面不能说明关分子运动的事例是（ A ）. A. 从烟囱里冒出的黑烟在空中飘荡 B. 酒瓶盖打开后，屋里很快就闻到酒香味 C. 用盐水腌鸭蛋，一段时间后，蛋会变咸 D. 往开水里放些糖，水会变甜
初中物理课件
3、下列各种现象能说明分子间存在斥力的是 （ B） A.气体容易压缩 B.固体液体很难被压缩 C.铁棒被折断后很难再合在一起 D.气体会无限扩散开
初中物理课件
4、打碎的玻璃靠在一起不能“破镜重圆”，其 原因是D( ) A.分子间的作用力因玻璃被打碎而消失 B.玻璃的分子之间只有斥力而没有引 C.玻璃表面太光滑 D.碎片间的距离大于分子发生相互吸引的距离
沥青混凝土的细观开裂模拟方法研究
本研究的目的是建立一个更有效、更精确的细观沥青混凝土模型研究其开裂 问题。本文采用两种数值建模方法分析沥青混凝土的开裂问题。第一种是随机骨 料分布及嵌入粘结单元有限元模型。本方法将沥青混凝土分为四个重要组成部分： 骨料、沥青砂浆、界面过渡区和初始缺陷。根据由 Full 和 Thompson 开发的级配 曲线，将骨料颗粒模拟成大小不同的随机分布多边形。采用了一些有效的方法来 提高骨料投递的成功率。对于初始缺陷，本研究仅考虑空隙。在沥青砂浆的初始 网格内，沿骨料与沥青砂浆的界面插入零厚粘性单元，模拟混凝土的开裂过程。 修正了以往的开裂初始准则和牵引分离规律，并用以描述粘结构件的破坏行为。 基于 python 语言，开发了骨料投递、内聚力单元插入和修正的构造本构模型的 用户自定义程序，并将其嵌入到商业有限元软件包 abaqus 中。通过与试验结果 的比较，验证了所提出的细观模型的有效性和准确性，并研究了细观结构对沥青 混凝土的宏观性能的影响。第二种方法采用基于 Voronoi 多边形的细观刚体弹簧 法进行数值建模，在第一种方法的基础上，采用随机骨料投递技术随机投放圆形 骨料，然后根据骨料形心点生成 Voronoi 网格，过 Voronoi 单元网格边界的几何 形状寻找骨料之间的相互作用关系，骨料间的粘结材料被浓缩为骨料间的界面弹 簧，其刚度由粘结材料的厚度定义。通过二维和三维数值单轴压缩实验进行验证 其有效性。 关键词：细观沥青混凝土；随机骨料投递算法；粘结单元嵌入算法；Voronoi 多 边形；细观刚体弹簧法
i
ABSTRACT
The purpose of this study is to establish a more effective and accurate mesoscopic asphalt mixture model to study its cracking problem.In this paper, two numerical modeling methods are used to analyze the cracking of asphalt mixture.The first is the random aggregate distribution and the embedded bond element finite element model.This method divides asphalt mixture into four important components: aggregate, asphalt mortar, interface transition zone and initial defect.Aggregate particles were simulated as randomly distributed polygons of different sizes according to the grading curves developed by Full and Thompson.Some effective methods are adopted to improve the success rate of aggregate delivery. For the initial defects, only the void was considered in this study. In the initial grid of asphalt mortar, zero-thickness viscous unit is inserted along the interface between aggregate and asphalt mortar to simulate the cracking process of concrete.The former cracking initial criterion and traction separation rule are modified to describe the failure behavior of bonded components. Based on the python language, a user-defined program for aggregate delivery, cohesive force unit insertion and modification of constitutive model construction was developed and embedded in abaqus, a commercial finite element software package. Compared with the experimental results, the validity and accuracy of the proposed meso-structure model are verified, and the effect of meso-structure on the macro performance of asphalt mixture is studied. The second method based on Voronoi polygon of the mesoscopic numerical model based on the rigid spring method and random on the circular aggregate by random aggregate delivering technology, then Voronoi grids were generated according to the aggregate centroid and a Voronoi unit grid boundary geometry for the interaction relationship between aggregate and bond between aggregate material is concentrated to aggregate the interface between the spring, defined by the thickness of the bonding material, The validity of the method is verified by two-dimensional and three-dimensional numerical uniaxial compression experiments.
航空模型入门知识PPT课件
全球SPOT＊ON 50
能完成一系列的标准特技飞行动作。特点是外形流畅，飞行速度很快。
PEAK50
1.2.3 3D特技机
3D机能完成吊机等花式特技动作，与F3A不同的是，花式特技一般是在较低的速度下完成的。从外观上看，3D机一般有较大的舵面，飞机的减轻做到了极致。
蝴蝶40级3D机
eagle-3D 40级3D机
ATM 涡轮喷气发动机
CRRCPRO GF26i 汽油机
三叶五缸汽油机
2.1.2 油箱
不同级别的发动机对应不同级别的油箱，如15级发动机一般与120cc油箱配套。一箱油应该能让发动机工作至少15分钟。 油箱共有三根油管引出来。一根是输油管，一头接重锤，另一头接发动机的化油器；一根是增压管，一头接发动机消音器上的增压嘴；还有一根是加油管。
联合模型-Glider 2003
1.3.1 主要制作材料
常见的遥控飞机的主要制作材料是轻木和桐木。轻木非常轻，但价格昂贵；桐木便宜，但是不易加工，且比重较大。目前越来越多的飞机采用轻木。 高档飞机（以像真机和F3A为多）和大型飞机（如喷气式飞机）多采用玻璃钢。
轻木
1.3.2 粘合剂
白乳胶：木制飞机多用白乳胶。白乳胶干后重量很轻，且强度大，是粘接木材的最理想材料。缺点是干结时间太长且不防水。 树脂胶：一般用3~4份环氧树脂加1份环氧树脂固化剂搅拌均匀即可使用。2~8小时干结。 302(AB胶):树脂胶的一种。A胶和B胶各一份混合即可使用。优点是凝固时间短。 502：瞬间凝固，但是比较脆。
1.1.1 机身
机身是动力系统和遥控设备的搭载平台，亦是将机翼、水平尾翼和垂直尾翼连成一体的部分。 A.机身一般由几个舱组成，以层板制成的隔框分开。 B.机身里装有动力系统和遥控设备。以油动飞机为例，经典的安装顺序，从机头到机尾，依次是发动机、油箱、接收机和接收机电池、舵机。
czm内聚力模型(ppt文档)
AMML
What is CZM and why is it important
In the study of solids and design of nano/micro/macro structures,
thermomechanical behavior is modeled through constitutive equations.
unique Additional criteria are required for crack
initiation and propagation
Basic breakdown of the principles of mechanics of continuous media
Damage mechanics-
Fracture/Damage theories to model failure
Fracture Mechanics -
Linear solutions leads to singular fields-
difficult to evaluate
Fracture criteria based on KIC,GIC,JIC,CTOD,... Non-linear domain- solutions are not
the atomic scale. It can also be perceived at the meso- scale as the
effect of energy dissipation mechanisms, energy dissipated both in the forward and the wake regions of the crack tip. Uses fracture energy(obtained from fracture tests) as a parameter and is devoid of any ad-hoc criteria for fracture initiation and propagation. Eliminates singularity of stress and limits it to the cohesive strength of the the material. It is an ideal framework to model strength, stiffness and failure in an integrated manner. Applications: geomaterials, biomaterials, concrete, metallics, composites….
基于内聚力模型的碳纤维与钢复合结构断裂性能分析
-机械研究与应用-2019年第6期(第32卷，总第164期)研究与试验doi：10.16576/ki.1007-4414.2019.06.011基于内聚力模型的碳纤维与钢复合结构断裂性能分析”王少勃，王斌华(长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西西安710064)摘要:针对复合结构的粘接界面断裂性能分析,在有限元软件ABAQUS中基于CZM(Cohesive Zone Model)中的co-hesive单元来模拟粘接层并建立有限元模型，模拟分析了钢板和碳纤维树脂粘接界面的损伤情况，得到了碳纤维与钢I型断裂的载荷位移曲线，并通过双悬臂梁实验测试验证了模拟结果的准确性，为实际工程结构加固提供指导。
关键词：复合结构；粘接界面；CZM；有限元法中图分类号:TB331文献标志码:A文章编号:1007-4414(2019)06-0033-02Analysis of Bonding Properties of Carbon Fiber and Steel Composite Structure Based on CZMWANG Shao-bo,WANG Bin-hua(Key Laboratory far Highway Construction Technology and Equipment of Ministry of Education,Chang'an University,Xi'an Shaanxi710064,China)Abstract:For the analysis on the fracture properties of the bonded interface of the composite structure,the cohesive element in CZM(Cohesive Zone Model)was used to simulate the bonding layer and establish the finite element model in the finite element software ABAQUS.The damage of the bonding interface between the steel plate and the carbon fiber was simulated and analyzed.In the case,the load-d isplacement curves of carbon fiber and steel type1fracture were obtained,and the accuracy of the simulation results was verified by double cantilever beam experimental test.It would provide guidance for the reinforce・ment of actual engineering structures.Key words:composite structure；bonding interface；CZM；finite element method0引言近年来，随着复合材料的开发，复合材料的力学性能不断提高、生产成本随之降低、材料性能成熟稳定，已广泛应用于钢结构的修复和加固中。
界面内聚力模型及有限元法
内聚力模型为具有耦合关系的内聚力法则，参数q，r对
于耦合关系产生作用。 在指数内聚力模型计算时，界面开裂过程中，断裂能 值连续变化，其同样能够表征着界面开裂的状态。
2
2 2 t t n n q 1 q exp 2 t
界面内聚力模型
内聚力区域代表了待扩展 的裂尖前沿的区域，其中内
聚力区域中裂尖的概念是一
种数值定义，而非实际材料 中的裂尖范畴。 内聚力区域中定义的“虚
裂纹尖端
内聚力区
=f ( )
拟裂纹”描述了一对虚拟面
之间的动态应力场。
图1 裂纹尖端的内聚力区
界面内聚力模型
内聚力模型的重要特征是张力-位移曲线的形状和内
聚力参数。 目前，应用较为广泛的内聚力准则，如图2所示。
t t
t
a)指数型
t
b)双线性 型
c)多项式型
d)梯形型
图2 不同形式的内聚力准则 a)指数 b)双线性 c)多项式 d)梯形区
界面内聚力模型
双线性张力位移法则
双线性张力位移法则是一种简单有效的内聚力法则，
被广泛应用于有限元软件中已实现内聚力模型计算。
t2 t n n q 1 q exp 2 t
在单向开裂过程中，总断裂能值等于该向的断裂能计
算值，通过考察单向开裂条件下的应力值或断裂能的值，
都可以判断内聚力模型的计算结果与状态。
八年级下《模型、符号的建立与作用》课件ppt浙教版
禁止燃放鞭炮
（1）用符号能简单明了地表示事物。
是否有“新分子”生成？
有一定意义的图形、文字
结合模型，从微观上来看，水汽化的本质是什么发生了改变？
（1）能简化和理想化。
水降温凝固成冰的过程中，分子间的间隔如何变？
帮助人们认识和理解一些不能直接观察到的或复杂的事物。
用液化空气制氧气是物理变化
（2）用符号可避免由于外形不同引起的混乱。
有一定意义的图形、文字
用符号可避免由于外形不同引起的混乱
剧毒
易燃物品
例1．将一块单晶糖（俗称冰糖）放入盛有 水的烧杯中，过一段时间，冰糖逐渐溶解 不见了，这是冰糖分子扩散到水中去了， 画出冰糖在水中扩散的模型。
例2．下图是从空气中分离氧气的示意图。
请你写出从图中所获得的有关物质组成、结构、性质、
一张表格
计算机图像
一段动画
IU R
一个公式
一幅图
一张表
计算机图像
模 型
复杂对象 家
的示意
族
复杂过程 的示意
大小上
可以表示很大的 事物
也可以表示很小 的事物
形象具体而逼真
形状上
高度概括成抽象
11
还记得水是由什么微粒构成的吗？
一杯水 水分子的模型：
“液态水”
结合模型，从微观上 来看，水汽化的本质 是什么发生了改变？
特征和本质。
认识“眼”和“耳”时：
例1．将一块单晶糖（俗称冰糖）放入盛有水的烧杯中，过一段时间，冰糖逐渐溶解不见了，这是冰糖分子扩散到水中去了，画出冰糖
在水中扩散的模型。
(1)组成：
；
（1）用符号能简单明了地表示事物。
有一定意义的图形、文字
界面内聚力模型及有限元法
xxx xxxx.xx.xx
a
1
界面内聚力模型
随着复合材料结构种类的多样性发展，传统断裂 力学已不能满足韧性开裂以及复合材料界面开裂等研究 需求。基于弹塑性断裂力学的内聚力模型(cohesive zone model, CZM) 已被应用于计算复合材料界面损伤和断裂 过程。
max max分别为内聚力界面上法向与切向强度，则指数 内聚力模型中的参数之间的关系为:
n emaxn
a t
e 2
max
t
13
界面内聚力模型
复合开裂时应力耦合关系分析
实际材料或结构开裂过程中，在复合开裂条件下，若 有一向出现开裂失效，则整个裂纹面完全开裂，该处不 能再承载任何方向载荷。在内聚力模型中即为各向应力 的完全耦合关系。
指数内聚力模型具有连续性的张力位移关系,同时其 断裂能的值也为连续变化。
与双线性以及梯形法则相比，指数法则的张力位移关 系是非线性连续变化的，更符合实际界面开裂的状态。
a
11
界面内聚力模型
指数内聚力模型在开裂过程中的断裂能控制方程为:
n n e x p n n 1 r n n 1 r q 1 q r r q 1 n n e x p t t 2 2
为切向的应力值， m a x 、 m a x
分别为法向及切向的最大
n
m ax
t
0 t
f t
应力值，对应的裂纹界面
0 n
f n
张开位移值分别为
0 n
0 t
。
a)法向张力位移关系 b)切向张力位移关系
图线斜率为内聚力刚度。 图3 双线性张力位移关系
a
6
界面内聚力模型
中天模型航空模型基础教学课件
正常飞行姿态
正确重心位置
中天模型航空模型基础教学
失速 坠地飞行姿态（头轻）
重心靠后
中天模型航空模型基础教学
重心靠前飞行姿态
重心靠前
中天模型航空模型基础教学
航空模型的定义及基本构造
定义：航空模型是各种航空器模 型的总称，包括模型飞机和其他 模型飞行器。一般来说，航空模 型具有以下几个特征：有一定的 尺寸限制；带或不带发动机；重 于空气；不能载人航空模型我们 简称空模。
橡筋动力飞机
中天模型航空模型基础教学
电动自由飞
中天模型航空模型基础教学
线操纵
初级电动线操纵 仿真高级电动线操作
中天模型航空模型基础教学
无线电遥控
中天模型航空模型基础教学
正视图
侧视图
俯视图
模型飞机三视图
中天模型航空模型基础教学
方向舵 升降舵 襟翼
副翼
垂直尾翼 水平尾翼
机身
模型飞机的结构
机舱 机头
P2类 圆周飞行模型飞机
P3类 无线电遥控模型飞机
P4类 象真类模型飞机
中天模型航空模型基础教学
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•中天模型航空模型基础教学
中天模型航空模型基础教学
航空模型的分级 F 国际级 P 普及级（我国青少年级）
P1 自由飞行类
P1A 牵引模型滑翔机 P1B 橡筋动力模型飞机 P1C 活塞式发动机模型飞机 P1D 室内模型飞机 P1E 电动模型飞机 P1F 橡筋动力中天模模型航型空模直型基升础教学机
P1S 手掷模型滑翔机 P1T 弹射模型滑翔机 P1Y 橡筋动力模型伞翼机
中天模型航空模型基础教学
《PCM内模QC小组》PPT课件
2021/3/8
10
PCM内模安装质量缺陷调查汇总表
序
项目
号
1
预留管孔、穿板管套位 置偏差
2 管段两端抗浮固定不牢
3 保护层厚度偏差
4 管平直度偏差
5 管间距偏差
合计
频数
频率 累计频率 （%） （%）
20 46.5
46.5
16 37.2
83.7
4
9.3
2021/3/8
制图人:段培正 审核人:宋建刚 时 间:2007年8月31日
27
2021/3/8
PCM内模布置图
制表人:段培正 审核人:宋建刚 时 间:2007.8.31
28
PCM内模定位卡 具
2021/3/8
29
抗浮钢筋支撑 体系绑扎牢固
2021/3/8
30
铁丝穿板底固 定PCM内模
2021/3/8
2021/3/8
16
4、原因分析 8月20日,小组召开原因分析会，全体成员集思广益，
对产生的这两个主要的质量问题进行了重点分析，并绘 制影响因素关联图：
2021/3/8
17
质量意识不强
放线有偏差 夜间施工
光线不足
预留管孔、 穿板管套中 心线偏差
雨期施工
原材料质量差
管段两端抗
浮固定不牢
`
抗浮固定点 位置不当
混凝土空心楼板PCM泡沫箱体内模 施工质量控制
小组名称: 中关村电子城西区E6/E7地块 研发中心工程QC小组
课 题: 混凝土空心楼板PCM泡沫箱体 内模施工质量控制
发 表 人: 宋建刚 日 期: 2008年4月
内聚力的应用
内聚力的应用
内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）是一种用于描述材料断裂过程中裂纹尖端附近区域行为的力学模型。
它在多个领域有着广泛的应用，具体来说：
1. 材料科学：内聚力模型最初用于描述脆性材料的断裂行为，现在已经扩展到金属材料、高分子材料、复合材料以及功能梯度材料等。
它能够模拟材料的裂纹萌生、裂纹扩展以及动态裂纹传播等现象。
2. 结构工程：在结构工程中，内聚力模型被用来预测和分析结构的断裂行为，尤其是在复合材料的界面脱粘问题中。
这对于设计更安全、更耐用的结构至关重要。
3. 制造技术：内聚力模型在先进制造技术中也有应用，例如在焊接、粘接等工艺中，对接头或粘接界面的强度和断裂行为进行评估和优化。
4. 损伤力学：内聚力模型在损伤力学领域中扮演着重要角色，它可以帮助研究者理解和预测材料在不同载荷条件下的损伤演化过程。
5. 计算力学：在计算力学中，内聚力模型通常与有限元分析结合使用，以解决复杂的断裂问题。
它可以处理非线性、大变形等问题，适应性强，不需要起裂扩展准则。
6. 冲击仿真：在冲击载荷作用下，材料和结构的响应可以通过内聚力模型来模拟，这对于理解冲击过程中的损伤和断裂机制非常重
要。
7. 断裂力学：内聚力模型在断裂力学中的应用，特别是在研究裂纹尖端的行为时，可以减轻甚至消除应力的奇异性，使得裂纹尖端保持闭合的趋势。
基于内聚力模型(CZM)的单筋拉拔数值分析方法研究
基于内聚力模型(CZM)的单筋拉拔数值分析方法研究景剑;强峰;施凯【摘要】目前化学植筋粘结性能数值模拟中界面单元均以双弹簧单元为主,但是模拟结果与相应的试验结果有较大偏差.为了提高数值模拟的精确度,本文基于双线性内聚力模型(Cohesive Zone Model)进行了单筋拉拔试验的有限元模拟,采用双线性应力-张开位移模型定义内聚力单元本构关系,进行了参数分析,得到了内聚力参数对计算结果的影响规律,并对一些试验的荷载-位移曲线进行参数拟合以确定合理参数,从而验证了该植筋模拟方法的有效性.【期刊名称】《低温建筑技术》【年(卷),期】2018(040)007【总页数】5页(P57-60,64)【关键词】化学植筋;单筋拉拔试验;内聚力模型;参数分析【作者】景剑;强峰;施凯【作者单位】江苏省建筑工程质量检测中心有限公司,南京210008;河海大学土木与交通学院,南京210098;江苏省建筑工程质量检测中心有限公司,南京210008【正文语种】中文【中图分类】TU5020 引言化学植筋是目前加固改造领域应用相当广泛的后锚固连接技术，现有植筋承载力和力学性能的相关研究大多限于单筋拉拔试验研究，由于拉拔试验试件制作及试验装置比较简单，试验结果便于分析，长期以来一直作为研究化学植筋性能的有效方法，但是由于试验中存在诸多不确定性因素，如果通过大量的拉拔试验研究化学植筋性能，不仅耗费过多的试验材料，而且需要很长的试验周期，给研究带来诸多不便。
近些年来，应用有限元分析方法进行化学植筋锚固性能研究已成为一种方便有效的数值模拟方法。
在早期的植筋锚固系统研究中，国内外同行已发表了一些有关粘结锚固的研究成果。
Cook等人[1]通过单筋拉拔试验总结出了在混凝土构件中，植筋的破坏模式，研究了单个钢筋锚固的破坏过程和机理，给出了单筋的粘结锚固建议；郭晓飞[2]提出了采用双弹簧单元模拟混凝土与植筋胶界面单元和钢筋与植筋胶界面单元，并考虑了植筋胶的厚度，采用四边形滑移单元对植筋胶进行模拟。
内聚力模型的形状对胶接结构断裂过程的影响
内聚力模型的形状对胶接结构断裂过程的影响张军;贾宏【摘要】内聚力模型被广泛应用于粘接结构的断裂数值模拟过程中，为深入分析不同形状内聚力模型与胶黏剂性质和粘接结构断裂之间的关系，本文分别采用脆性和延展性两种类型胶黏剂，对其粘接的对接试件进行了单轴拉伸、剪切实验，以及其粘接的双臂梁试件进行了断裂实验.3种类型的内聚力模型(抛物线型、双线型和三线型)分别模拟了以上粘接结构的断裂过程，并与实验结果进行对比.结果发现：双线型的内聚力模型适用计算脆性胶黏剂的拉伸与剪切的断裂过程；指数型内聚力模型较适合计算延展性胶黏剂的拉伸和剪切的断裂过程，临界应力、断裂能和模型的形状参数是分析拉伸和剪切的重要参数；双臂梁试件的断裂过程模拟结果发现，断裂曲线与胶黏剂性质有关，内聚力模型形状参数也有影响.通过实验与计算结果分析，双线型内聚力模型更适合脆性胶黏剂粘接的双臂梁断裂计算，而三线型更适合计算延展性胶黏剂粘接的双臂梁断裂过程，此研究结果对胶黏剂的使用和粘接结构的断裂分析有很重要意义.%Cohesive zone models have been increasingly used to simulate fracture of adhesively bonded joint. In order to understand the relation between the delamination of the different types of adhesives and the shape of cohesive zone models (CZMs), the uniaxial tension and shear experiments were conducted using two distinct adhesives, an epoxy-based adhesive in a brittle manner and VHBTM tape adhesive in a ductile manner. Three types of CZMs shapes are adopted, including exponential, bilinear, and trapezoidal models. The results demonstrate that the bilinear CZM more suitably simulate the tension and shear failure of the brittle adhesive, while the exponential CZM suitablydescribes the ductile adhesive. The cohesive strength, work of separation and the shape parameters are the significant effect factors on the simulation results of the uniaxial tension and shear debonding procedures. Nevertheless, the shape of CZM has certain influences on the simulation of the double cantilever beam fracture. The comparison between the numerical and the experiment results demonstrate that the bilinear CZM more suitably simulate the double cantilever beam fracture of the brittle adhesive, while the trapezoidal CZM suitably describes the ductile adhesive. The investigation results are significant to use CZMs to precisely analyze adhesively bonded joints fracture.【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2016(048)005【总页数】8页(P1088-1095)【关键词】内聚力模型;胶黏剂;粘接结构;断裂【作者】张军;贾宏【作者单位】郑州大学化工与能源学院，郑州450001;郑州大学化工与能源学院，郑州450001【正文语种】中文【中图分类】TQ436.9由于胶黏剂使用简单，粘接结构重量轻，有较好的抗腐蚀和抗疲劳等优点，粘接结构被广泛地应用在汽车、航空、建筑和微电子等工业领域[1-3].为了使粘接结构能得到更广泛、更可靠的应用，其断裂过程和断裂特征需要更准确的研究和预测. 内聚力模型(cohesive zone models,CZMs)被用在模拟和预测粘接结构的开裂和裂纹扩展过程，此模型首先由Barenblatt[4]和Dugdale[5]提出，当拉伸力达到临界值时，裂纹开始萌生，然后拉伸力下降，裂纹向前扩展直至完全断开.内聚力模型也被广泛应用于分析金属、陶瓷、高分子材料和复合材料的断裂失效，它可以准确分析裂纹尖端的塑性区、龟裂现象和蠕变行为等[6-10].随后，Needleman[11]提出了二次多项式和指数形式的非线性内聚力模型(即抛物线型)，用来分析金属的晶粒的开裂，以及有气泡的晶粒裂纹动态扩展过程；Tvergaard和Hutchinson[12]提出了弹性和理想塑性的三线型内聚力模型；Camacho和Oritiz[13]提出脆性断裂的双线型内聚力模型，并利用此聚力模型模拟了双臂梁试件在冲击载荷下裂纹扩展过程；Geubelle和Baylor[14]使用双线型内聚力模型模拟了复合纤维板在低速冲击载荷下的裂纹萌生、扩展和分层过程.以上计算结果与实验结果作比较，都能很好地反应实际的断裂特性.不同形状的内聚力模型对应着不同的拉伸--分离的本构关系，其主要的断裂参数是临界应力和断裂能，而形状参数确定了内聚力模型的形状(抛物线型、双线型和三线型)及其力学性质[15-17].通过理论计算与实验对比的方法获得内聚力模型的断裂和裂纹萌生的力学性能参数，用于分析实际工况下的不同粘接材料和粘接结构的可靠性[18-23].虽然，Blackman等[24]认为双臂梁的断裂过程中，内聚力模型的形状参数与断裂曲线无关；而Yan和Shang[25]的计算结果得到内聚力模型的形状参数在其分析过程中是起作用的.最近研究学者[26-28]开始重视研究内聚力模型形状和重要参数对其模拟不同胶黏剂和粘接结构的影响；Campilho等[29-30]的研究表明内聚力模型的形状对延展性胶黏剂粘接的搭接结构有很大，对脆性胶黏剂影响不大.然而，粘接结构的裂纹萌生、扩展与粘接材料的性质关系如何，以及如何选用恰当的内聚力模型进行粘接结构的断裂分析，这些是目前使用内聚力模型比较模糊的问题，此类研究文献在国内外也不多见.所以，对以上问题本文做出更深入的研究.本研究采用两种不同性能的胶黏剂，一种为脆性的环氧树脂胶，一种为延展性的VHB(very high bond)胶.分别对其对接试件进行拉伸、剪切实验和双臂梁试件的断裂实验，通过与实验对比得到两种胶黏剂的拉伸--分离的关系曲线，并获得其临界应力、断裂能和形状参数.采用抛物线型，三线型和双线型3种类型内聚力模型，对以上两种粘接结构的拉伸、剪切和断裂过程进行数值模拟.通过计算结果与实验结果的对比分析，确定出更适合的内聚力模型可以模拟不同的胶黏剂与不同的粘接结构的断裂过程.1.1 粘接试件制作脆性胶黏剂采用商用环氧树脂强度结构胶，型号为LORD 320/322，由美国LORD(洛德)公司生产.延展性胶黏剂采用带状的G16F VHBTM，一种建筑用压敏胶，由美国3M公司生产.其宽度为25.4mm，厚度为1mm.对接试件的被粘物采用工字型铝合金，型号6061-T6，长度50mm，试件的粘接形式和结构尺寸如图1所示.采用这种形式的被粘物，可以减少实验过程中试件边缘的应力集中.这种工字型铝合金的强度经过测试，能够达到本实验要求.铝型材的粘接面用100号砂纸打磨，确保表面有统一的粗糙度，粘接面使用丙酮进行表面清洗，清除表面的灰尘、油泥等污染物，并在烘干箱内烘干30min后进行粘接.双臂梁试件按照ASTM(美国材料与试验协会)标准制作，如图2所示.图中a=50mm,l=250mm, h=12.75mm,d=1mm,试件宽度为25.4mm.被粘物采用T6061铝合金，粘接面采用220号砂纸打磨.同样，粘接面使用丙酮进行表面清洗，并在烘干箱内烘干30min后进行粘接.制作对接试件和双臂梁试件时，采用1mm厚的聚四氟乙烯膜(teflon film)，夹在被粘物之间，保证粘接后的胶体厚度都控制在1mm.每组试件在室内保持24h之后进行实验.1.2 实验方案拉伸和剪切实验采用一种带有平衡调节的Arcan固定装置，此装置可以实现拉伸、剪切和其他角度的强度实验[31-32]，Arcan固定装置如图3(a)所示.为实现试件与固定装置更好结合，设计了一种特制的夹持结构，夹具如图3(b)所示，夹具与固定装置Arcan用销钉连接，夹具与试件用螺栓顶紧，它可以保证试件固定，实验时没有附加的滑移.实验采用Instron 5800力学试验机，分别采用5kN和30kN的力传感器，用于两种胶体粘接的试件进行实验；脆性胶黏剂粘接的试件进行拉伸和剪切实验，采用引伸计测量位移，引伸计固定在如图4(a)和图4(b)所示的位置，记录拉伸和剪切的应变.其他实验用试验机自身元件测量位移.本实验采用位移控制，位移速度控制为0.5mm/min.每组实验重复5次.目前，被广泛采用的内聚力模型有：指数形式的抛物线模型(E-CZM)[6]，弹性--理想塑性的三线型模型(T-CZM)[7]和弹性的双线型模型(B-CZM)[8].3种内聚力模型的拉伸--分离关系如图5所示.2.1 抛物线型内聚力模型指数形式的内聚力模型的拉伸力与分离位移之间的关系式为拉伸和剪切的断裂能与临界应力相关联，分别表示为式中，Tn和Tτ是拉伸和剪切力；φn和φτ分别是拉伸和剪切的分离功；∆n和∆τ分别为拉伸和剪切的分离位移；σmax和τmax为拉伸和剪切断裂的临界应力；δn1和δτ1分别为拉伸和剪切应力达到临界应力时的位移；q=φτ/φn，r=∆∗n/δn1，如图5所示.2.2 双线型内聚力模型双线型内聚力模型的拉伸力与分离位移之间的关系式为拉伸和剪切的断裂能为式中，和为界面分离的临界位移，也是双线型模型的形状参数，如图5所示.2.3 三线型内聚力模型三线型内聚力模型的拉伸力与分离位移之间的关系式为此内聚力模型的拉伸和剪切的断裂能为式中，δn1，δn2，，δτ1，δτ2和分别是内聚力模型不同应力对应的分离位移，是三线型内聚力模型的形状参数.其他参数含义同上，如图5所示.应用商用ABAQUS软件，通过有限元法对两种胶体粘接试件的拉伸剪切和双臂梁的断裂过程进行模拟.粘接材料的本构关系分别采用3种内聚力模型的拉伸(剪切)--分离关系，本研究通过建立用户材料子程序方法，赋予粘接层不同的内聚力关系，计算过程使用显性积分计算.被粘物的力学性质为弹性材料，弹性模量和泊松比分别为，E=69GPa,µ=0.3.根据试件的几何特点和加载情况，采用二维结构模型和平面应变状体模拟.被粘物采用四节点平面应变单元CEP4，对接结构网格数为1200个，双臂梁的网格为1500个；粘接层采用4节点二维的单层粘接单元COH2D4，对接结构网格数为50个，双臂梁的网格数为200个，几何模型与试件结构一致. 4.1 脆性胶黏剂拉伸和剪切实验及数值计算脆性胶黏剂粘接的对接试件，其拉伸和剪切实验结果，如图6所示，拉伸和剪切的应力--位移呈线性关系.实验中发现，剪切的断裂强度高于拉伸强度，即临界剪切应力大于临界拉伸应力；断裂时，裂纹一旦出现，会迅速扩展到全部断开.粘接界面的失效表现为脆性断裂，没有发现黏性和塑性现象的发生.而且，从断裂面上分析，断裂一般都发生在胶体层上.从与实验结果的对比中可以得到内聚力模型需要的主要参数，通过调节内聚参数使得模拟实验的加载曲线与真实的加载曲线吻合，从而确定内聚参数.为了能更好地模拟实验结果，对比内聚力模型和拉伸与剪切实验曲线获得其形状参数比例.3个内聚力模型的主要参数如表1所示.在模拟的过程中，几何模型的建立、材料性能、边界条件和加载情况都与实验过程相同，但粘接层采用不同内聚力拉伸--分离关系的用户材料子程序.而且，计算时3个模型采用相同的临界应力和断裂能.拉伸和剪切实验的模拟结果与实验对比结果，如图7和图8所示.结果对比可以发现，使用内聚力模型模拟对接结构的拉伸和剪切断裂过程中，临界应力和断裂能是重要的参数，而且形状参数起到非常重要，决定了断裂的主要特征.对于脆性粘接材料的断裂，无论是拉伸和剪切情况，只有双线型内聚力模型才能准确模拟出对接结构断裂的脆性特征，其他两个模型不适于模拟脆性胶黏剂粘接的对接结构断裂过程.4.2 延展性胶黏剂拉伸和剪切实验及数值计算延展性胶黏剂粘接的对接试件拉伸和剪切实验的结果，如图9所示.实验过程观察到开裂路径是在胶层与粘接界面之间交替出现.可以看到拉伸和剪切情况下，应力--位移曲线上升阶段和下降阶段都呈现出非线性，剪切临界应力略高出拉伸临界应力；此粘接结构断裂失效表现为延展材料特性，此粘接材料的拉伸应变达到600%，剪切应变为1000%.胶黏剂粘接的临界应力和断裂能也是通过实验结果的对比中获得的.内聚力模型计算所需的形状参数比例也需要从实验结果比较中得到.计算延展性胶黏剂断裂过程的3个内聚力模型主要参数，如表2所示.采用3种内聚力模型，分别计算延展性胶黏剂粘接的对接试件的断裂过程.同样，3个模型采用实验获得相同的临界应力和断裂能.拉伸和剪切实验的模拟结果与实验结果对比，如图10和图11所示.结果发现，在使用内聚力模型模拟延展性胶黏剂粘接的对接结构拉伸和剪切断裂过程中，形状参数起到很重要作用.从3种内聚力模型模拟的拉伸和剪切断裂曲线与实验结果对比可以发现，虽然模拟拉伸断裂过程中，抛物线型模拟的曲线在断裂尾部与实验曲线相差很多，三线型的模拟曲线在中间部分与实验曲线重合度不好；而模拟剪切断裂时，断裂曲线上升阶段，双线型模拟曲线与实验曲线重合比较好，而断裂曲线下降阶段，三线型模拟的结果与实验曲线比较接近.但综合曲线的形状分析，延展性粘接材料粘接的对接试件断裂过程，抛物线型的内聚力模型相对比较适合，而双线型和三线型的内聚力模型只能适合分析某一段的对接结构拉伸和剪切断裂过程.4.3 双臂梁试件的断裂实验及数值计算双臂梁断裂实验是对双臂梁两端夹持进行力和位移的测量，并得到拉力--位移实验曲线.实验发现，实验的断裂曲线开始阶段为线性上升，断裂后粘接强度逐渐下降，下降阶段表现为非线性，直至全部开裂，如图12所示.为了体现不同内聚力模型数值模拟双臂梁的断裂过程适应性，采用3种内聚力模型分别计算脆性胶黏剂粘接的双臂梁试件断裂过程.在计算过程中，几何模型、材料性能、边界条件和加载情况都与实验过程相同，但粘接层采用不同内聚力拉伸--分离关系用户材料子程序，采用前面实验获得的参数，如表1所示，3种内聚力模型采用相同的临界应力和断裂能.计算结果发现，双线型和三线型内聚力模型，在曲线的开始阶段与实验曲线有相同的线性上升趋势，重合度很好，并同时达到最大值，比实验值小7N；在下降过程中双线型模型能更接近实验曲线.而抛物线型内聚力模型在上升阶段表现为非线性，与实验曲线不符，峰值力低于实验值45N，下降趋势与其他模型接近.文献[26,29]中都使用ABAQUS自带模型(线性上升和非线性下降的内聚力模型)代替抛物线模型，这样无法体现抛物线型内聚力模型非线性上升的特点.本文采用的抛物线内聚力模型的数值计算方法可以更准确地比较模型的整体模拟效果.通过3种模型模拟结果与实验曲线比较，双线型内聚力模型的模拟结果更接近实验曲线.由于在双臂梁的断裂过程中，粘接层在拉伸和剪切组合力的作用下断裂，不能确定哪个应力贡献更多.同时，被粘物的弯曲变形力也对拉力有作用.所以，在双臂梁断裂过程中，内聚力模型中的形状参数的作用被淡化，不如对接结构的拉伸和剪切，内聚力模型形状起到绝对作用，但形状参数与材料力学性质相关，对断裂过程的曲线有一定的影响.延展性胶黏剂粘接的双臂梁试件的断裂实验结果，如图13所示.这种胶黏剂粘接的双臂梁断裂初始阶段，载荷表现为非线性上升，期间经历很长的位移；达到断裂的峰值后，然后快速下降，断裂载荷有很大延展性.模拟双臂梁断裂实验过程中，3个模型都采用与前面拉伸和剪切实验相同的临界应力、断裂能和形状参数，计算结果与实验对比如图13所示.结果发现，对于数值模拟延展性胶黏剂粘接的双臂梁试件断裂过程，抛物线型和三线型内聚力模型能模拟出断裂上升阶段的非线性，双线型内聚力模型模拟的上升阶段只是线性.其中，三线型模拟结果与实验曲线出重合度很好，3个模型都能达到最大拉力；断裂的下降阶段，虽然双线型和三线型模拟曲线与实验曲线比高出95N，但这两个曲线与实验曲线的趋势很接近.比较3种内聚力模型结果，三线型内聚力模型模拟曲线和实验曲线最接近，文献[29]中，作者虽然采用搭接粘接结构来研究内聚力模型的形状对两种胶黏剂的模拟结果影响，与本文的双臂梁粘接结构的研究结果也是相同的，三线型内聚力模型更适合计算延展性胶黏剂粘接的双臂梁断裂过程.说明数值模拟延展性胶黏剂粘接结构断裂时，更依靠内聚力模型的形状选择，用ABAQUS自带简单的双线型无法准确数值模拟其断裂过程.实验和计算结果也表明双臂梁粘接结构的裂纹萌生、扩展与粘接材料的性质关系很大，而内聚力模型的形状参数与材料力学性质相关，所以，形状参数对不同粘接材料的结构断裂过程起一定作用.本文采用两种类型的胶黏剂，对其粘接的对接试件进行了拉伸、剪切实验，以及对双臂梁试件进行断裂实验，并通过对接试件的拉伸和剪切实验对比获取了临界应力、断裂能和相应形状参数比值.采用3种类型的内聚力模型(抛物线型、双线型和三线型)分别计算了以上粘接结构的断裂过程，并与实验结果进行对比.结果发现，双线型内聚力模型更适用分析脆性胶黏剂的拉伸与剪切的断裂；抛物线型内聚力模型适用于计算延展性胶黏剂的拉伸和剪切的断裂；临界应力、断裂能和模型的形状参数是分析拉伸和剪切的重要参数；然而，由于拉伸、剪切和被粘物体变形同时起作用的双臂梁试件的断裂过程，内聚力模型的形状参数起到的作用被相对减小，双线型内聚力模型更适合脆性胶黏剂粘接的双臂梁断裂过程的计算，三线型内聚力模型更适合计算延展性胶黏剂粘接的双臂梁断裂过程.结果表明双臂梁粘接结构的裂纹萌生、扩展与粘接材料的性质有关，而内聚力模型的形状与材料力学性质相关，所以它对不同的粘接结构和粘接材料都起作用.此研究结果对于内聚力模型的使用和粘接结构的断裂预测有重要意义.【相关文献】1 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effect of energy dissipation mechanisms, energy dissipated both in the forward and the wake regions of the crack tip. Uses fracture energy(obtained from fracture tests) as a parameter and is devoid of any ad-hoc criteria for fracture initiation and propagation. Eliminates singularity of stress and limits it to the cohesive strength of the the material. It is an ideal framework to model strength, stiffness and failure in an integrated manner. Applications: geomaterials, biomaterials, concrete, metallics, composites….
MATHEMATICAL CRACK TIP
d d d INACTIVE PLASTIC ZONE (Plastic wake)
sep
D max
A
E
D
C
WAKE
FORWARD
y ACTIVE PLASTIC ZONE
x
ELASTIC SINGULARITY ZONE
Concept of wake and forward region in the cohesive process zone
1 D
CZM is an Alternative method to Model Separation
CZM can create new surfaces. Maintains continuity conditions mathematically,
despite the physical separation. CZM represents physics of the fracture process at
C
y B
NO MATERIAL SEPARATION
A
l1
d max
FORWARD
D
LOCATION OF COHESIVE CRACK TIP
d D
l2
WAKE
COMPLETE MATERIAL SEPARATION
E d, X
d sep
MATERIAL CRACK TIP
COHESIVE CRACK TIP
Tallahassee, Fl-32310
AMML
What is CZM and why is it important
In the study of solids and design of nano/micro/macro structures,
thermomechanical behavior is modeled through constitutive equations.
unique Additional criteria are required for crack
initiation and propagation
Basic breakdown of the principles of mechanics of continuous media
Damage mechanics-
Typically is a continuous function of , , f(, , ) and their history. Design is limited by a maximum value of a given parameter () at any local point.
Theoretical and Computational Aspects of Cohesive Zone Modeling
NAMAS CHANDRA
Department of Mechanical Engineering FAMU-FSU College of Engineering Florida State University
Dissipative Micromechanisims Acting in the wake and forward region of the process zone at the Interfaces of Monolithic and Heterogeneous Material
ˆ
max
can effectively reduce the strength and stiffness of the material in an average sense, but cannot create new surface
D 1 E , Effective stress =
What happens beyond that condition is the realm of ‘fracture’, ‘damage’, and ‘failure’ mechanics.
CZM offers an alternative way to view and failure in materials.
Fracture/Damage theories to model failure
Fracture Mechanics -
Linear solutions leads to singular fields-
difficult to evaluate
Fracture criteria based on KIC,GIC,JIC,CTOD,... Non-linear domain- solutions are not