Study on the Method of Structural Analysis Considering Material Damage and Fracture

考虑材料损伤和断裂的结构分析方法研究

基本信息

  • 批准号:
    11650951
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.37万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    1999
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1999 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The stress distribution, deformation and the ultimate strength are analyzed in the conventional structural analysis of ship and offshore structures. However, the material damage and fracture such as fatigue and cracking play an important role in actual accidents such as striking, collision and overturning. The consideration of material damage and fracture in the commercial finite element codes is insufficient in comparison with the material and geometrical nonlinearity. The method of limit strength analysis of structures composed of new alloys, plastics, ceramics, concrete and ice as well as steels is required in the field of ship and offshore engineering.The basic study to establish the method of nonlinear structural analysis based on continuum damage mechanics is conducted in the present study. The main results of the present study are (1) the development of the thermal elasto-plastic damage analysis of structural members under thermal loading and its validation, (2) the development … More of the method of computational material testing of pre-damaged steels and its validation. In (1), the cracking behavior due to zinc-embrittlement of bridge girders and pylon members in hot-dip galvanization has been analyzed by the finite element method using damage mechanics models to solve the phenomena from a mechanics point of view. The damage analysis has also been conducted for the functionally graded material disks subjected to thermal shock and cycles in order to point out its validity in material design. In (2), the dynamic tensile behavior of pre-damaged (pre-fatigued or pre-strained) steels has been simulated, using the damage mechanics models identified by the static/dynamic tensile tests and the fatigue SN-curves to show the possibility of computational alternatives for the material testing of pre-damaged steels. Both are the advancement to new fields of computational solid mechanics and can be considered as the first steps for the development of the method of structural analysis considering material damage and fracture. Less
在船舶和海上结构物的常规结构分析中,分析应力分布、变形和极限强度。然而,疲劳、裂纹等材料损伤和断裂在撞击、碰撞、倾覆等实际事故中起着重要作用。与材料和几何非线性相比,商业有限元规范中对材料损伤和断裂的考虑是不够的。船舶与海洋工程领域需要新型合金、塑料、陶瓷、混凝土、冰以及钢材等结构的极限强度分析方法。本研究对建立基于连续介质损伤力学的非线性结构分析方法进行了基础研究。本研究的主要成果是(1)热载荷下结构构件的热弹塑性损伤分析的开发及其验证,(2)预损伤钢的计算材料测试方法的开发及其验证。在(1)中,利用损伤力学模型,采用有限元方法分析了桥梁主梁和桥塔构件在热镀锌过程中锌脆引起的开裂行为,从力学角度解决了这一现象。还对经受热冲击和循环的功能梯度材料盘进行了损伤分析,以指出其在材料设计中的有效性。在(2)中,使用静态/动态拉伸试验确定的损伤力学模型和疲劳SN曲线对预损伤(预疲劳或预应变)钢的动态拉伸行为进行了模拟,以显示预损伤钢材料测试的计算替代方案的可能性。两者都是计算固体力学新领域的进步,可以被视为发展考虑材料损伤和断裂的结构分析方法的第一步。较少的

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
都井裕,山崎伸也: "損傷力学モデルによるアルミニウム合金の低サイクルおよび高サイクル疲労シミュレーション"生産研究. 第52巻、第8号. 352-355 (2000)
Yutaka Toi、Shinya Yamazaki:“使用损伤力学模型进行铝合金的低周和高周疲劳模拟”,Production Research,第 52 卷,第 8 期。352-355 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
都井裕: "材料損傷を考慮した構造物の非線形有限要素解析"機械の研究. 第52巻、第11号. 1-8 (2000)
Yutaka Toi:“考虑材料损坏的结构的非线性有限元分析”机械研究第 52 卷,第 11 期 1-8 (2000)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
都井裕,山崎伸也: "連続体損傷力学モデルによる予損傷鋼材の数値材料試験"日本機械学会論文集(A). 第67巻、第655号(印刷中). (2001)
Yutaka Toi、Shinya Yamazaki:“使用连续损伤力学模型对预损伤钢材料进行数值材料测试”,日本机械工程师学会汇刊 (A),第 67 卷,第 655 期(出版中)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Jae-Myung Lee and Yutaka Toi: "Elasto-Plastic Damage Analysis of Functionally Graded Material Disks Subjected to Thermal Shock and Thermal Cycle"Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. Vol.67, No.655(in press). (2000)
Jae-Myung Lee 和 Yutaka Toi:“热冲击和热循环下功能梯度材料盘的弹塑性损伤分析”日本机械工程师学会会刊。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
都井 裕、李 帝明: "溶融亜鉛めっき時における送電鉄塔部材の熱弾塑性損傷解析"日本機械学会論文集(A編). 65巻632号. 723-730 (1999)
Yutaka Toi、Teimei Li:“热浸镀锌期间输电塔构件的热弹塑性损伤分析”日本机械工程师学会会刊(A 版),第 65 卷,第 632 期。723-730(1999 年)。
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