弹塑性材料杆的相变分析

针对弹塑性材料的相变问题，对弹塑性杆中的相变分别进行了小变形和大变形分析．分析表明，相变可以在能应变软化的弹塑性杆中发生，相变的Maxwell应力、弹性相和弹塑性相的应变都可以被确定．对任一条假设的应变软化曲线，Maxwell应力直线和应变软化曲线所围面积的代数和总等于零，这和Ericksen对非线性弹性杆相变研究得到的结论一致．数值算例表明，跨越弹塑性杆相变界面的应变跳越一般很大，这时用小变形分析导致的误差也很大，必须应用大变形理论对弹塑性杆的相变进行分析．     

考虑材料应变硬化和包辛格效应的厚壁筒自增强理论模型

提出了一种以材料的实际拉-压应力应变曲线为基础,考虑材料应变硬化行为和包辛格效应的厚壁管自增强理论模型．本模型通过直接对实际材料拉-压应力应变曲线进行四段拟合得到所需参数,因此能更好地反映材料的应力-应变特性,给出更精确的残余应力计算结果．模型预测的残余应力和实验测试结果与其他3种自增强理论模型预测结果进行了比较,结果表明,该模型的预测结果和实验测试值吻合,比其他理论模型给出了更精确残余应力预测结果．讨论了包辛格效应和屈服准则对筒壁残余应力的影响．理想弹塑性模型、线性强化模型以及幂硬化模型等都是本模型的特例．     

一种新型的拉伸应力应变曲线规律研究

研究发现低层错能的亚稳材料低温拉伸存在一种新型的应力应变曲线．曲线表现为弹塑性失稳εｐｈ 、应力平台εＬ 及硬化指数ｎ 为不恒值的３ 个特点．试验结果表明：εｐｈ 、εＬ 随应变率增加而增大,硬化率ｄσ／ｄε与硬化指数ｎ 随应变量的增加呈抛物线型．弹塑性失稳及应力平台本质上不同于稳定态材料的上、下屈服及屈服平台,而是由相变引起的新的屈服机制,即弹塑性失稳是应变诱发马氏体转变的起始状态,应力平台是相变软件与硬化动态平衡的结果     

弹塑性平面应变固结问题的解耦分析

针对弹塑性平面应变固结问题提出了解耦的计算方法,基于数值建模方法建立了多路径的土的弹塑性本构模型,该模型能考虑塑性剪应变εpv 与体应变p交叉作用及应力路径的影响.将该模型引入弹塑性固结问题中,建立了相应的扩散方程.讨论了此类液-固耦合问题的解耦条件及对应的应力路径.推导了平面应变扩散方程的基本解,该基本解与固体域控制方程构成了半数值半解析求解体系,编制了有限元程序,计算了一个典型平面应变固结沉降算例.对比分析表明该方法能有效地简化计算,能较好反映应力路径对固结的影响.     

构件预挤压孔的工艺弹塑性和残余应变分析方法

在对工艺应力进行理论分析的基础上,提出了一种构件预挤压孔的工艺弹塑性和残余应变分析方法,通过采用释放残余应变的方法和单光束激光散斑干涉术,分析了三种不同挤压量带孔铝板的预挤压孔对称面上的残余应力,验证了这种分析方法的可行性。     

不变线应变原理及其在相变晶体学研究中的应用

介绍了固态相变的晶体学特征(主要包括位向关系、惯习面、晶体生长方向以及相变应变)的形成机制,以及有关相变不变线应变的前期理论工作,着重阐述了“三维不变线应变模型”的原理、计算方法及其对相变晶体学特征的预测方法．实验研究结果表明,具有针状、棒状或板条状析出相的FCCBCC和HCPBCC析出相变的晶体学特征与不变线应变模型预测的几乎完全一致,表明不变线应变模型实际上已成为一个扩散型相变晶体学表象理论．     

光塑性力学分析法在冷挤压孔增寿机理研究中的应用

采用光塑性力学分析法,利用模型与原型的相似性来确定带衬套挤压和不带衬套冷挤压时孔边的载荷分布,并对这两种冷挤压方法所产生的差异进行了分析比较.结果表明:带衬套挤压和不带衬套冷挤压时孔边载荷的分布,模型材料与原型实际挤压结果相似;冷挤压孔在两个典型方向的应力、应变变化表现一定趋势,无衬套挤压中,孔边两个典型方向所产生的应力应变非常接近;而带衬套挤压中,衬套开口处产生的应力应变最大,与之相对的180°附近应力应变最小     

X65管线钢板交替与连续控冷工艺的计算与比较

为减小X65管线钢板控制冷却后的残余应力和翘曲,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond的相变诱发塑性(TRIP)模型建立了热力耦合有限元模型,考虑了控冷时的弹塑性变形、热膨胀、相变潜热、相变膨胀、TRIP等所有物理效应.用该模型研究了2种控制冷却工艺下X65管线钢板的温度、残余应力、残余应变及翘曲.结果表明:与连续控冷相比,交替控冷使板的温度进一步降低7℃;上表面一侧的残余拉应力峰值进一步减小44 MPa;下表面一侧的残余总压应变峰值进一步增加0.001;翘曲由0.54×10-3减至0.09×10-3;故交替控冷可降低板内的残余应力,并减小翘曲.     

基于载荷传递机理的注浆岩石锚杆锚固模型(Ⅰ)

为了进一步研究隧洞等地下工程中锚杆支护锚固机理,根据微段锚杆的受力平衡以及载荷传递机理建立了锚杆的载荷传递微分方程,同时根据隧道围岩安装锚杆前后的应变变形建立了锚杆的轴向载荷的传递方程,结合圆形隧洞围岩的径向变形方程,推导了理想弹塑性围岩中注浆岩石锚杆的轴向应力的计算模型,以及锚固段与围岩体界面之间的摩阻力的计算模型.通过对比工程实测结果与模型计算结果,验证了所建立的模型的正确性,同时也验证了巷道锚杆支护中性点理论的合理性与正确性.     

减振器活塞杆高频感应淬火的有限元分析

通过理论分析建立了活塞杆高频感应淬火的计算模型，并用有限元法进行了电磁场、热场与残余应力场的耦合计算．由于活塞杆表面淬火采用的是移动式高频感应淬火，计算模型中采用了移动坐标系来处理热场的分布；残余应力场的求解考虑了相变组织的体积效应，通过弹塑性场本构方程来求解．对感应淬火处理的活塞杆进行了沿深度方向的显微硬度试验和残余应力测试，温度与残余应力的计算结果与测试结果相吻合．     

软土的损伤对剪切带形成的影响

在软土各向异性弹塑性损伤模型的基础上,把小应变模型扩展到有限应变模型,推导出不排水平面应变条件下的剪切带形成条件,分析Ko固结状态下各向异性损伤对剪切带形成的影响,计算结果表明,损伤变量越大,越接近不稳定状态,垂直方向损伤对剪切带的影响比水平方向的强裂。     

超固结土模型平面应变分叉理论解与数值模拟

应变局部化理论最基本的问题在于局部化分叉产生的条件.针对基于伏斯列夫面超固结黏土三维弹塑性本构模型,推导平面应变条件下局部化分叉理论解及因局部化分叉而产生的剪切带倾角的表达式,并分析不同超固结比对局部化分叉理论解和剪切带倾角的影响.理论分析表明,在平面应变条件下,土体局部化分叉出现在应力应变硬化阶段,剪切带倾角在分叉前随着应变局部化的扩张发生显著变化,在分叉后趋于稳定.最后,利用非线性有限元软件ABAQUS,在平面应变应力路径下对均匀各向同性多单元立方体局部化分叉现象进行数值分析,得出的局部化分叉数值解与理论解较为一致,验证了理论解的可靠性.     

盆地腹地隆起带内高角度变形带构造样式新解

在总结岩石变形理论和砂箱模拟实验研究进展基础上, 通过构造物理模拟实验和地震剖面的地质解释, 对塔里木盆地腹地巴楚隆起区的高角度变形带的构造属性进行了全新的分析和解释, 认为形成隆起的部分高角度构造为大型膝褶带。巴楚隆起内的膝褶带在地震剖面上表现为低反射、低信噪比, 且地震信息模糊带具有一定的宽度, 这是由于膝褶带内地层发生陡倾斜所致。根据最大有效力矩准则, 一定宽度的低反射带、近于平行的低反射带边界、低反射带与地层呈高角度及其钝角角分线对着挤压方向的几何学特征均表明塔里木盆地腹地巴楚隆起带内部存在膝褶带构造。     

塔里木盆地巴楚褶皱带构造几何学及其构造物理模拟

基于精细的构造几何学和运动学观测, 结合砂箱模拟实验结果分析, 将塔里木盆地巴楚褶皱带解释为不同规模膝褶带形成的大型背斜构造, 与断裂作用无关。新解释强调巴楚褶皱带为膝褶型背斜变形, 系膝褶带围限而形成的褶皱。该类型构造具有如下几何学特征: 带内地层发生一定角度的倾斜, 具有一定宽度, 膝褶带两侧边界近于平行, 膝褶带与带外地层呈高角度关系, 部分膝褶带呈共轭出现。砂箱模拟实验重现了盆地腹地膝褶带发育和演化的全过程: 宽缓拆离褶皱→紧闭拆离褶皱→褶皱突起→断层调节改造作用, 模拟结果证明膝褶带是巴楚隆起形成过程的重要构造要素之一。     

考虑中间主应力的深埋圆形隧道弹塑性统一解

为了充分考虑中间主应力对深埋圆形隧道的影响,在平面应变假设下将统一强度准则精确匹配为Drucker-Prager强度准则,推导了考虑剪胀特性的理想弹塑性材料在塑性阶段的中间主应力表达式,并结合非关联流动法则推导出深埋圆形隧道塑性区的应力与位移统一解.结果表明,经典的Kastner解为所得应力与位移统一解的特殊情况.同时,根据应力与位移统一解公式并结合实际算例,分析了中间主应力和围岩剪胀角对深埋圆形隧道塑性区的影响规律.     

挠曲作用的形变响应及其识别特征

对挠曲作用的形变响应和地震响应进行了分析,探讨了挠曲作用的构造单元、动力学背景和响应沉积层序等。分析结果表明,挠曲作用诱发的挠曲滑动主要发生在2种界面上,一是大的岩性界面,二是因挠曲作用而形成的挠曲滑动界面,从而形成了响应于挠曲构造活动的独特的地震特征。对刚性地层和塑性地层而言,挠曲作用会形成不同的响应：刚性岩层发生诸如层内断裂之类的脆性形变,并认为挠曲作用可为层内断裂的一种新成因;塑性岩层则以颈缩、塑性流动、蠕变、揉皱等形变为主。所有这些形变特征,组成了一个由裂隙、层内断裂、错滑面等组成的彼此连通的空间立体网络,为流体的流动、物化反应和水岩反应提供了一个便捷畅通的网络体系,该体系不同于通常意义上由断层、渗透砂体和不整合面组成的输导体系。     

动态压缩下5A06铝合金剪切变形局域化

利用gleeble3500热模拟装置与分离式霍普金森压杆(SHPB),在应变速率为(10～4 000)s-1条件下,对80%冷变形5A06铝合金动态力学行为与微观结构进行研究。实验表明:大应变和高应变率是产生剪切带的必要条件;即材料在一定的高应变率下形变到一定程度时才能形成剪切带。动态压缩后基体区微观组织LBs与RD平行,空间间距为0.15μm;剪切带内LBs与RD成20°,空间间距0.1μm至0.15μm,剪切带内部微观组织并未发生动态再结晶。     

A study of residual stress field in whisker reinforced metallic composite by using 3-D FEM

Thermal residual stress/strain field in the vicinity of interface in the thin foil specimen of a whisker reinforced metallic composite was studied with 3-dimensional finite element method (3-D FEM) for the first time. The stress/strain distribution across the interface between the whisker and the matrix shows that the thermal stress/strain field in the matrix extends to a large area from the interface. The effect of surface relaxation on the strain/stress was investigated. The displacement field calculated with 3-D FEM was used in the simulation of LACBED pattern. Good fit was found between the simulated pattern and the experimental one. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (59471070) Biography: Li Xue-bin (1975-), male, Master candidate, Research direction: materials physics.     

断层-围岩系统的形成过程及快速回跳数值模拟

采用FLAC模拟了断层-围岩系统的形成过程及位移的分布规律.计算中采用了莫尔-库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后岩石本构关系为线性应变软化.两条断层带(或剪切带)汇交时系统形成,之后其承载能力下降.在断层带左侧,由于在系统承载能力降低的过程中,弹性应变的快速恢复,出现了快速回跳现象(系统失稳).在断层带之外,位移分布是均匀的.在断层带位置,存在较大的位移梯度.系统承载能力越低,位移梯度越大.远离加载端的区域先回跳,然后回跳区域逐渐扩大,向加载端传播,直到整个系统都回跳.上述过程持续的时间步数较少,说明了系统失稳的突发性.系统整体回跳发生于应变软化阶段.