摘要 3D 打印或基于材料挤压的增材制造已从一种有前途的制造技术发展成为一种成熟的方法,可以集成到众多应用中。然而,这种技术涉及大量变量,这些变量会显著影响最终结构。此外,这种依赖性阻碍了数值模型的开发,无法估算具有不同打印配置的 3D 打印组件的机械行为。因此,提出了相场方法,通过相对简单的能量平衡最小化问题来预测裂纹扩展。然而,这种计算方法需要确定特定的参数。因此,提出了一种基于拉伸试验的实验方法来机械地表征材料,并从实验结果中分析定义必要的断裂参数,包括强度和临界能量释放率。在不同配置下研究了使用可持续热塑性塑料通过材料挤压制造的无缺口和有缺口样品,以分析断裂机制,同时提出减少打印缺陷的策略。此外,还开发了一种基于相场断裂建模的开源数值预测工具,以及对基本长度尺度参数的评估。实验和数值研究的结合验证了所提出的方法,并证明了其易于在进一步的案例研究中重现。
在本研究中,开发了一个通用概率设计框架,用于预测金属硬件的循环疲劳寿命,所采用的方法解决了实验数据和计算模型中的不确定性。该方法涉及:(i)在 Ti6Al4V 材料试样上进行的疲劳试验数据,(ii)基于连续损伤力学 (CDM) 的材料本构模型,用于模拟材料的循环疲劳行为,(iii)基于方差的全局灵敏度分析,(iv)用于模型校准和不确定性量化的贝叶斯框架,以及(v)在不确定性下的计算寿命预测和概率设计决策。使用实验数据进行计算分析的结果证明了在存在不完整和噪声数据的情况下,概率设计方法用于模型校准的可行性。此外,使用概率设计方法可以评估计算模型预测的疲劳寿命的可靠性。[DOI: 10.1115/1.4038372]
教职人员 AC Mandal,博士(印度理工学院班加罗尔分校):实验空气动力学、流动不稳定性和过渡、湍流剪切流。 AK Ghosh,博士(印度理工学院):飞行力学、神经网络、飞行测试。 A. Tewari,博士(密苏里罗拉大学):飞行力学、气动伺服弹性、空间动力学和控制。 A. Kushari,博士(佐治亚理工学院):推进、燃烧、液体雾化、流动控制。 Abhishek,博士(马里兰大学帕克分校):旋翼机气动力学、未来垂直起降/短距起降系统、飞行器设计、无人机系统、逆飞行动力学和风力涡轮机。 Ajay Vikram Singh 博士(马里兰大学帕克分校):燃烧和反应流、燃烧产生的功能性纳米颗粒、烟灰形成和氧化、火灾动力学、爆轰和爆炸。Arun Kumar P. 博士(印度理工学院坎普尔分校):亚音速和超音速喷气机、流动控制、喷气声学。Ashoke De 博士(路易斯安那州立大学):计算流体力学、湍流燃烧、燃气轮机推进。CS Upadhyay 博士(德克萨斯 A&M 大学):计算力学、损伤力学。Debopam Das 博士(印度理工学院班加罗尔分校):理论和实验流体动力学、气动声学、不稳定性与过渡、涡旋动力学。非定常空气动力学、鸟类和昆虫的飞行。
在这项工作中,提出,开发,实施和测试,用于分析具有损害启动和进化的可变角度拖曳复合板的自适应丽兹模型。使用一阶剪切变形理论表示板运动学表示,而在给定负载步骤处的板平衡方程是通过最小化结构势能来获得的。本构行为是在连续损伤力学框架内建模的。尤其是通过在拉伸或压缩载荷中定义与纤维和矩阵相关的不可逆伤害指数来跟踪损害的启动和演变。然后,通过假设能量最小化中主要运动学变量的多项式RITZ近似来获得离散方程。初步测试表明,该方法作为单域方法的应用如何引起有问题的虚假效应的出现,这与吉布斯人伪像有关,因为所选的多项式基础无法代表损害定位。因此,提出了一种自适应多域技术来规避此类问题,该问题已通过基准测试成功验证。最终,提出了有关在渐进式载荷下具有损害演变的可变角度拖放板的原始结果。
断裂和损伤力学这个术语让很多人感到有些不安。这是因为,直到最近,力学的主要重点还是材料的强度和阻力。对于某些人来说,谈论断裂就像谈论一种致命的疾病一样令人不舒服。但是,就像预防致命疾病一样,必须了解其性质、症状和行为;要确保结构的强度,必须了解其潜在故障的原因和性质。断裂问题在材料强度科学中至关重要。但是,作为可变形固体力学的一个独立分支,断裂力学不仅起源于最近,而且其边界尚未明确界定。因此,将来自许多不同科学和工程分支的代表的努力结合起来,对断裂概念进行全面研究至关重要。同样重要的是,术语的差异(这在不同科学中很常见)和普遍认为所有问题的答案都存在于一般问题的特定部分这一信念不会导致概念争议被词语争论所取代的情况。目前,常规断裂力学是研究裂纹或裂纹系统扩展的条件。但是,裂纹的性质不同,并且在不同的尺度水平上进行考虑。一种极端情况是晶粒断裂,当两个原子层之间的距离足以忽略原子之间的相互作用力时,晶粒断裂会以亚微观裂纹开始。另一个极端的例子是核反应堆焊接涡轮转子中出现的裂纹,裂纹的长度和宽度可能达到厘米;这被称为宏观断裂。在第一种情况下,裂纹扩展的条件由裂纹尖端的原子结构定义。这里考虑的是由原子而不是连续介质形成的离散晶格;因此,“裂纹尖端”的概念本身变得不确定。这种亚微观裂纹及其与其他晶格缺陷相互作用的行为的研究本质上属于固体物理学而不是力学的领域;然而,经典弹性理论的方法完全是
磁流变 (MR) 阻尼器”,振动工程与技术杂志 (IF 0.35),第 9 卷,第 161-176 页,2021 年,https://doi.org/10.1007/s42417-020-00218-1。30. Vishwas Mahesh、Sharnappa Joladarashi 和 Satyabodh M Kulkarni。(2021 年)。“天然纤维增强弹性体基生物复合材料在牺牲结构应用中的损伤力学和能量吸收能力”,国防技术,17 (1),161-176,DOI:https://doi.org/10.1016/j.dt.2020.02.013(SCIE 索引,IF:2.637)。 31. C. Durga Prasad、Sharnappa Joladarashi、MR Ramesh、MS Srinath 和 BH Channabasappa。 “沉积在钛基体、硅上的 HVOF 涂层和微波处理的 CoMoCrSi-WC + CrC + Ni 和 CoMoCrSi-WC + 12Co 复合涂层的微观结构和滑动磨损性能比较 (2020)。https://doi.org/10.1007/s12633-020-00398-1。32. Vishwas Mahesh、Sharnappa Joladarashi 和 Satyabodh M Kulkarni。(2019)“黄麻/橡胶基柔性‘绿色’复合材料的附着力、柔韧性、层间剪切强度和损伤机理的实验研究”,热塑性复合材料杂志,DOI:10.1177/0892705719882074(SCIE 索引,IF:1.59 和 Scopus 索引)。 https://doi.org/10.1177/0892705719882074 33. Srikumar Biradar、Sharnappa Joladarashi 和 SM Kulkarni。(2020),“纤维缠绕玻璃/环氧复合材料吸水后的机械行为研究以及使用田口方法的摩擦学研究”,爱思唯尔材料今日论文集。 https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.834 34. Srikumar Biradar、Sharnappa Joladarashi 和 SM Kulkarni。(2019)“纤维缠绕玻璃/环氧复合材料的摩擦机械和物理特性”。材料研究快报(IF 1.44),(2019),DOI:10.1088 / 2053-1591 / ab3685。