应力锥橡胶材料在变温环境下的力学性能

利用德国Zwick020材料试验机,进行高压电缆终端应力锥两种橡胶材料在不同温度环境下单向拉伸大变形力学行为的试验研究,得到不同温度和不同加载速率条件下材料的应力 应变关系曲线,并分析了温度及加载速率变化对材料力学性能的影响.运用Mooney Rivlin橡胶材料模型,对试验材料进行了理论分析,根据试验结果拟合出相关参数,构建了适用高压电缆终端应力锥两种橡胶材料的本构关系公式.对比不同温度下两种橡胶材料的理论计算和试验的应力值,说明该本构关系满足工程实际需要,为高压电缆应力锥的进一步研究提供了理论基础.     

橡胶类材料大应变硬化的本构关系

橡胶材料具有良好的弹性性能和拉伸能力,为典型的超弹性材料．其在大应变时常呈现出应力一应变的增强或软化效应,本构关系较复杂．目前,有关橡胶材料大应变硬化的本构关系实验研究尚属匮乏．文中对橡胶类材料大应变时的硬化现象进行了实验和理论研究,提出了一种新的应变能函数来描述橡胶材料的本构关系,测定了橡胶材料硬化时的本构参数,并进行了实验验证．研究结果表明该应变能函数可较好地描述橡胶材料在大应变时的硬化现象,为进一步研究橡胶材料硬化的本构特性提供了参考依据．     

基于Yeoh本构关系橡胶超弹性材料的无网格法分析

利用Yeoh本构模型来表示橡胶在大应变情况下的变形力学行为,通过应变能函数推导橡胶变形中的应力应变关系和切线刚度矩阵.根据本构关系特点,采用完全拉格朗日形式,在再生核质点法引入Yeoh本构模型来实现橡胶材料的数值分析,给出了橡胶材料再生核质点法的计算控制方程.通过对具体实例分析,表明了该方法具有较高的计算精度和较好的收敛性,可以有效避免橡胶材料大应变分析中的体积闭锁现象.     

非线性各向同性弹性体的率型描述

本文分别采用Jaumann应力率,Truesdell应力率和Green-Naghdi应力率导出了非线性各向同性弹性体的率型本构表达形式。通过对MooneY-Rivlin材料的简单剪切大变形分析,表明三种率型的本构关系均与全量本构关系相等价。     

纯铝(L_2)高温本构方程的研究

有限元数值模拟技术应用于金属材料的加工过程，给深入研究金属成形过程提供了有力的理论工具，但其精确程度与材料本构方程的精确描述有极大的关系．材料的本构方程是描述材料成形信息的数学模型，它反映了材料的流动应力与变形程度、变形速率、变形温度的关系．因此，通过实验获取材料的本构方程是有限元数值模拟首要解决的问题．本文针对刚粘塑性材料提出了本构方程的数学模型，并在实验的基础上给出了纯铝（Ｌ２）材料的本构方程的具体形式     

35CrMo钢高温流变行为及其本构方程

为了更好地描述35CrMo钢应力-应变关系,建立材料的本构模型,采用Gleeble3800热模拟试验机对热轧后的35CrMo钢进行了热模拟高温压缩实验,研究了35CrMo钢在变形温度为800,900,1 000,1 100,1 200℃,应变速率分别为0.01,0.1,1,10s-1的条件下,变形温度和应变速率对材料流变应力的影响。实验结果表明:35CrMo钢高温变形时存在动态回复型与动态再结晶型两种应力-应变关系,通过求解材料临界应变与峰值应变的关系,间接建立了35CrMo钢峰值应力本构方程,并验证了其准确性。所提出的本构方程可以较好地描述35CrMo钢热变形条件下的应力-应变关系,对于35CrMo钢的热成形工艺设计及数值模拟工作具有基础理论意义。     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。     

高温下混凝土硬化模型研究

高温下混凝土的塑性和粘塑性应变分析是有关水工结构的设计基础本构关系用于表示材料应力和应变之间的联系 ,其中混凝土的硬化模型研究占有重要地位 在硬化模型研究中的难点之一是 ,关键材料参数须由双轴拉压试验方法确定 ,对设备的要求较高 ,工作量大 笔者通过分析材料单元在多轴应力状态和单轴应力状态下变形的内在联系 ,得到了一种由单轴压缩试验确定关键硬化材料参数的简便方法 ,改进了高温下的混凝土本构关系 ,使得进行更为可靠的结构设计成为可能     

300 M高强钢高温流变行为及本构方程

通过Gleeble 3500高温热模拟压缩实验,研究300M高强钢在变形温度900~1 150℃、应变速率0.01~10 s-1条件下变形温度和应变速率对材料流动应力的影响规律,建立高温热变形材料本构方程。研究结果表明:变形温度和应变速率对300M钢材料流变应力都有显著的影响,随着变形温度的降低和应变速率的增加,材料流动应力增加;建立了材料常数α,n,ln A和激活能Q与真应变之间的非线性四项式函数关系;所建立材料本构方程预测值与实验值具有较好的一致性,说明该本构方程能够准确地描述300M钢热变形条件下的材料流变行为。     

高温下混凝土硬化模型研究

高温下混凝土的塑性和粘塑性应变分析是有关水工结构的设计基础本构关系用于表示材料应力和应变之间的联系,其中混凝土的硬化模型研究占有重要地位,在硬化模型研究中的难点之一是,关键材料参数须由双轴拉压试验方法确定,对设备的要求较高,工作量大,笔者通过分析材料单元在多轴应力状态和单轴应力状态下变形的内在联系,得出了一种由单轴压缩试验确定关键硬化材料参数的简便方法,改进了高温下的混凝土本构关系,使得进行更为可靠的结构设计成为可能。     

热处理方式对残余磁场强度的影响

为了解不同热处理方式下铁磁材料的残余磁场强度变化规律，分别在弹性和塑性变形阶段对其进行了单轴拉伸试验。结果表明，在弹性阶段。随着拉伸载荷的增加。残余磁场强度和标准差都是减小的。在同一拉伸载荷作用下，调质热处理试样的残余磁场强度最大。退火试样次之，无热处理试样的最小；在鞭性变形的初始阶段，试样表面的残余磁场强度没有规律町循。当颦性变形较大时，试样表面各点处的残余磁场强度幅值波动很小，其均值和标准差几乎不再变化。可以根据铁磁材料残余磁场强度和标准雉的变化情况判断其是否承受过冲击载荷或大载荷，是否发生了塑性变形。     

The Anomalous Response of Elastoplatic Circular Plates Under Impulsive Loading

The anomalous nonlinear elastic, perfectly plastic response behaviors of circular plate subjected to short transverse pulse load is studied. The plate is assumed fixed-pin along the boundary. 'Anomalous' here means that the final deflection may be in the direction opposite that of the load. It has been found by detailed numerical analyses that there exists anomalous response in some narrow loading ranges, so called slots. By further calculations it is shown that this special dynamic behavior is related to coupling affects of internal forces and large plastic deformation after removal loading. Further plastic dissipation will be lead to anomalous dynamic response. This phenomena could be considered as the coupling of the geometry nonlinearity, material nonlinearity,elastic effects and the irrecoverable of the plastic deformation.     

冲击载荷作用下弹塑性圆板动力反直观行为的研究

The anomalous dynamic behaviors of struc-tures subjected to a short pulse load have attractedgreat interest.For the first ti me,Symonds andYu[1]found counter-intuitive response when theystudied dynamic behaviors of pin-ended beams un-der i mpact load.The counter-intuitive responsemeans that the permanent deflection of structure isin opposite direction to the load applied.A singledegree of freedom Shanley type model of beamisused to study the influence of thickness and damp-ing[2]to dynamic be…     

纳米级超显微硬度法对镉变形行为的研究

利用纳米级超显微硬度压痕法研究了具有六方密排结构纯Ｃｄ(９９９９％)的应力应变及加工硬化行为·根据载荷压痕贯穿深度的测量,证明了在Ｃｄ的压痕变形中存在弹性、弹塑性和完全塑性三个阶段,与每个阶段相对应在其载荷压痕深度曲线上都出现一个斜率的改变,从而可以近似确定金属开始塑性变形的应力范围·其加工硬化指数是随着施加的最大载荷由５ｍＮ时的０１增加到４０ｍＮ时的０３,这主要是和加载的速度有关并满足线性方程·     

一种离散单元法的弹性可变形颗粒模型

基于弹性变形的Hooke定律,提出了一种考虑颗粒变形以及不同材料特性的离散单元法(discrete element method,DEM)的多边形颗粒模型,根据该模型开发了相应的DEM程序。应用有限元方法和DEM模拟了弹性颗粒的碰撞过程。通过与有限元计算结果比较,证明在处理颗粒的接触问题时,该弹性可变形颗粒模型比传统刚性模型能够准确地反映颗粒介质的实际变形和接触力的变化,从而能够提高DEM分析的精度。     

掺污泥改性高水材料典型加载方式下的变形特征和力学响应

高水材料的掺杂改性有利于改善其物理力学性能、消纳废弃资源及降低经济成本,近年来成为采空区充填等领域的研究热点。针对典型加载方式下掺杂改性高水材料的变形特征及力学响应进行分析,结果表明:掺污泥改性高水材料在常规单轴加载试验和分级循环加卸载试验中受剪切破坏与劈裂破坏共同作用,慢速单轴加载试验中试样主要受剪切破坏作用;不同加载方式下,试样的压缩过程与普通岩石压缩过程相似,均可分解为五个阶段的组合:压密阶段、弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段以及稳定阶段;与常规单轴压缩方式相比,慢速单轴加载方式与分级循环加卸载方式均会使得掺污泥改性高水材料抗压强度降低;增大加载速度会使掺污泥改性高水材料产生更高的弹性模量值,同时循环加卸载方式也具有提高掺污泥改性高水材料弹性模量的作用。     

正交各向异性弹塑性材料拉伸颈缩的数值模拟

介绍了在乘法分解的基础上对正交各向异性弹塑材料进行有限变形计算的一种有限元方法 ,利用该方法考虑不同各向异性状态对正交各向异性材料圆棒试样的拉伸大应变颈缩过程进行了数值模拟。结果表明 :( 1 )材料塑性性质若在不同取向有明显差异 ,沿不同材料轴向拉伸反映的材料力学性能会有非常大的差别。这种差别在载荷和不同方向的径向颈缩位移上远较在颈部截面面积变化上明显 ;( 2 ) Hill的正交各向异性塑性理论并没有考虑晶体材料在各个与材料主轴平面有较大夹角的滑移面上容易发生剪切变形 ,所以不一定适于晶体塑性材料。同时本文研究进一步证实了作者建议的正交各向异性弹塑性有限变形计算方法的合理性。     

受均布内压球壳的大变形分析

利用高玉臣(1997)给出的非线性弹性大变形应变能函数,对橡胶类材料球壳受均布内压进行了大变形分析,得到了大变形求解方程,从而揭示了橡胶类材料非线性弹性大变形的特性     

有限单元形状质量的计算方法

应变能是弹性体变形程度的度量，而各向同性弹性材料的应变能力又是应变张量不变量的函数，基于这一有限变形弹性理论，导出了由应变张量不变量表示的三角单元形状质量的计算公式，由此得到的形状质量计算公式在理论上更具合理性，更合乎逻辑。     

有强化材料圆形压力孔道体的弹塑性解析分析

采用弹性-幂律塑性本构模型来考虑材料的应变硬化特性,基于Hencky全量理论和Von Mises屈服准则,用应力解法统一导出了有强化材料圆形压力孔道体孔道附近的弹塑性应力、应变和位移分量的封闭表达式,为圆形压力孔道问题的力学分析建立了一种新的解析格式。分析表明,已知的含圆形压力孔道体的线弹性Lame解和弹性-理想塑性P.Hill解只是本文解的两个特例。本文解作为一般解,既能反映材料的弹性变形,也能计入材料的塑性应变强化。