基于非线性强度准则的城市固废本构模型

考虑到城市固体废弃物(MSW)抗剪强度常具有非线性的特点,建立了一个基于幂函数形式的强度准则.并据此分析了该准则转换为线性Mohr-Coulomb准则时摩擦角的变化规律.结果表明,该准则能合理反映内摩擦角随围压增大而降低的特性.基于幂函数强度准则,采用增量硬化准则建立屈服函数,并通过构建合理的塑性势函数,建立了一个非相关联流动法则的固废弹塑性本构模型.通过对固废三轴固结排水试验结果模拟表明,所建立的本构模型不仅能合理模拟应力-应变关系,亦能正确反映其体变特性.     

薄钢板组合截面PEC柱(强轴)-钢梁(BRS)组合框架抗震性能数值模拟

为研究薄钢板PEC柱-钢梁组合框架的抗震性能,针对1榀2层单跨对穿螺栓端板连接薄钢板组合截面PEC-削弱截面钢梁组合框架结构试验试件,采用有限元软件ABAQUS对其进行水平循环往复荷载下的数值模拟.基于模拟结果,对试件结构滞回特性、水平抗侧刚度、耗能延性和破坏模式等进行分析.研究表明:试件结构具有较高承载力和较大的抗侧刚度;试件层间变形为剪切型变形模式;试件耗能能力主要由梁端削弱截面屈服和PEC柱脚钢构架屈服与混凝土压溃提供,端板对穿螺栓连接及梁端削弱截面实现了梁端塑性铰区远离节点区;试件最终破坏模式为梁端削弱截面和PEC柱脚处形成塑性铰的塑性破坏机构.该结构体系具有良好的抗震延性.     

汽车转向节锻造成形工艺的有限元分析

文章提出了卡车转向节卧式-火锻造成形新工艺,基于刚粘塑性有限元理论,对转向节的一火锻造成形的各个工序建立了三维热力耦合有限元模型;利用大型有限元分析软件对各成形过程进行数值模拟,优化得出制坯的合理毛坯形状和尺寸、预锻及终锻金属流动过程、应变分布和载荷-行程曲线分布;数值模拟结果与实验结果吻合,数值模拟为工艺制定和模具设计提供了可靠的理论依据.     

用修正塑性节点法进行弹塑性有限元分析

提出了修正塑性节点法,即把在单元域内满足的塑性流动法则放松为仅在单元节点上成立,采用节点处的塑性参数△λ来构造出单元内部的塑性应变场,通过变分原理推导了非线性有限元公式.该方法既保留原方法计算效率较高的特点,又考虑了原被忽略的单元内部塑性变形的影响,使有限元模型更符合实际情况.实例计算与实验结果及文献符合很好.     

土工结构物渐进破坏过程Cosserat连续体有限元分析

基于压力相关弹塑性Cosserat连续体模型的有限元过程,有效地模拟了挡土墙、开挖边坡等岩土工程结构中由土体剪胀(非关联塑性流动)或应变软化行为所引起以应变局部化为特征的渐进破坏现象.挡土墙中的土体考虑为非关联的理想弹塑性材料,而边坡开挖中的土体为应变软化弹塑性材料.数值结果表明,基于经典连续体的有限元分析不能完成整个破坏过程的模拟,而所发展的基于Cosserat连续体模型的有限元过程具备保持由非关联塑性或应变软化引起的应变局部化边界值问题的适定性和模拟土工结构物中整个渐进破坏过程的能力.     

方钢管约束钢筋混凝土柱拟静力有限元分析

采用ABAQUS软件建立5根方钢管约束钢筋混凝土(STRC)柱的三维实体精细有限元模型并进行拟静力分析,模型考虑了混凝土的塑性损伤性质和钢材的弹塑性混合强化性质以及钢管、钢筋对核心混凝土的约束作用.在破坏形态、荷载-位移滞回曲线、荷载-位移骨架曲线和刚度退化-位移曲线的有限元结果与已有拟静力试验结果吻合较好的基础上,进一步分析了各部件的应力-应变和塑性耗能特征.结果表明:①高轴压比0.8作用下,钢管的约束作用可显著减小核心混凝土、纵筋和箍筋的应变峰值,提高柱的总塑性耗能值而降低核心混凝土的塑性耗能占比,延缓核心混凝土压碎破坏,提高承载力和延性;②当轴压比由0.34增大为0.65、0.8,各部件的压应变峰值以及总塑性耗能值都增大,核心混凝土的耗能占比增大而更易压碎;③当混凝土强度等级降低,钢管作为延性材料承担了更大比例的塑性耗能,提高了柱的延性.     

新型钢框架焊接节点抗震性能试验与数值分析

为提高钢框架焊接节点的抗震性能,提出一种盖板加强与腹板开孔削弱并用的新型节点构造形式. 对4个不同构造形式的钢框架焊接节点试件（标准型、盖板加强型、腹板开孔削弱型、新型）进行了低周往复加载试验及有限元分析,对比研究了梁端局部构造形式对钢框架节点破坏模式、滞回性能、承载力、刚度退化、延性及耗能能力的影响. 结果表明：相比标准节点,采取局部构造措施的节点均实现了塑性铰外移,使得破坏模式由梁柱连接焊缝处脆性破坏转换为梁局部塑性破坏;塑性变形能力及耗能能力显著提高;塑性应变累积加剧板件局部屈曲,造成强度、刚度逐步退化,抗震性能更优越. 新型节点在承载力、刚度基本不变的前提下,延性及耗能能力分别增加了20.0%、27.9%,验证了该类节点的可行性. 文中建立的基于应力三轴度损伤准则的有限元模型可有效预测各类型钢框架焊接节点在循环荷载作用下的受力性能.     

微尺度金属单晶应变突变现象的理论模型

介绍了近期基于特定物理变形机理相继发展的一些应变突变理论模型,重点讲述了微米尺度金属单晶柱体应变突变现象的晶体塑性理论模型.该模型考虑了应变突变幅值的随机性,提出了间歇性塑性流动的边界条件,建立了应变突变发生的判定准则,引入了应变突变持续时间参数,获得了间歇性变形行为的应力-应变关系.有限元计算表明,模型预测结果能够较为合理、准确地描述特征尺寸处于数微米以上的微柱体间歇性塑性流动现象.     

SC桩抗震性能有限元分析

文章利用Abaqus软件对SC桩在低周往复荷载作用下的抗震性能进行有限元模拟,根据有限元模拟结果对其破坏特征和骨架曲线进行初步分析,并通过改变壁厚,分析其对S C桩承载力、刚度产生的影响.结果表明,S C桩的破坏表现出明显的塑性特征,塑性变形能力强;滞回曲线形状饱满,耗能能力好;随着钢管壁厚的增加,承载力近似呈线性增加;混凝土壁厚在一定范围内对SC桩承载力有较大影响.     

超塑性压缩变形的理论计算及比较

本文论述了超塑性压缩变形的粘塑性有限元计算方法,对硬铝压缩变形进行模拟计算,得到变形过程中的速度分布、应变率分布,应变分布、应力分布等一系列变形流动信息; 与计算圆柱体超塑性压缩流动应力的上限法、滑移线法和变分法进行比较.计算表明,有限元法和变分法的结果比较接近实验数据.     

用Drucker公设导出两个经典屈服准则

从Drucker公设所得的正交流动法则出发,利用塑性体应变增量、等效塑性应变增量这两个塑性指标的特性,对金属材料假定塑性体应变增量为零,并且假设材料屈服时等效塑性应变增量与应力状态无关,通过严密的数学推导,导出了Mises准则,并进而在不考虑第二主应力的条件下,应用塑性功的性质导出了Tresca准则．     

基于Drucker公设的双剪准则理论推导

基于Drucker公设,利用塑性体应变增量、等效塑性应变增量等塑性指标,假定金属材料的塑性体应变增量为零,设材料屈服时的dε^p与应力状态无关,通过严密的数学导出双剪准则,并在数学上解释双剪准则。     

Plastic theory for the multi-crystal metals-From infinitesimal deformation to finite deformation

Multi-crystal metals have the property of volume conservation in the plastic state. In the infinitesimal deformation plasticity the strain tensor can be split into a deviator part and a volumetric part. The vanishing of the first variant of the strain tensor is equivalent to the volume conservation. Furthermore, the split of the strain into an elastic part and a plastic part is also adopted widely. The flow rule is thus established. These two splits are not confirmed in the finite deformation plasticity. The plasticity criterion and the flow rule are thus facing great challenge. There are various definitions of strain measures in the finite deformation theory. Though the choosing of strain measure is arbitrary in the elastic problem, it is strongly restricted in the plastic problem. By theoretical and experimental studies, it is shown that the logarithmic strain is the only suitable strain measure in the metal forming problem.     

矿用汽车转向节成型过程模拟分析

应用DEFORM软件对矿用转向节的预成型过程进行模拟,得到金属塑性变形过程的金属流动、应力应变和变形力等规律,这对模具变形力分析,预测出可能的缺陷及失效形式提供理论指导.     

一个基于孔洞演化机制的韧性断裂预测模型

在韧性断裂中微观孔洞演化机制的基础上,提出了一个基于孔洞演化机制的非耦合型韧性断裂预测模型.模型充分考虑了两种典型的孔洞演化机制:孔洞的长大机制和孔洞的拉长扭转机制.该模型引入了三个具有不同物理意义的材料参数:材料对不同孔洞演化机制的敏感度、应力状态敏感度系数和材料的损伤阈值,并使用等效塑性应变增量表征其对韧性损伤累积过程的驱动作用.为了使模型可以更好地反映三维应力状态对材料韧性断裂性能的影响,将该模型从主应力空间转换到由应力三轴度、罗德参数和临界断裂应变构成的三维空间,得到了由模型确定的三维韧性断裂曲面,并研究了相关参数对三维韧性断裂曲面及平面应力二维韧性断裂曲线的影响.利用5083-O铝合金、TRIP690钢和Docol 600DL双相钢三个典型的轻质高强板材的韧性断裂数据验证了该模型对不同材料和不同应力状态的适用性和准确性.     

弹塑性本构方程的一般关系式

本文导出了比较普遍适用的弹塑性流动法则及本构方程,可以考虑应力应变模式的非线性性及其在弹性阶段和塑性阶段的非连续性;推出了正交流动法则成立的条件,并导出了塑性应变增量偏离正交方向的角度表达式以及判断变形处于硬化、软化还是理想塑性状态的计算关系式。     

非圆截面管辊弯成形过程的变形和应力场的FEM模拟

采用三维大变形弹塑性有限元法,考虑材料和几何双重非线性,基于Prandtl-Reuss流动规律和Mises屈服准则,对圆管的辊弯二次成形过程中金属的流动规律及其应力分布进行了模拟分析,分别得到非圆截面管辊弯成形过程中金属的流动规律及应力的信息．     

一个新的D-P类准则及其应用

基于Mohr Coulomb(M-C)准则及平面应变条件，建立了非关联流动法则的D-P准则.该准则引入了塑性体积应变，所求的塑性体积应变增量和M-C准则相等，在π平面上，当应力罗德角小于零时，建议的D-P准则与以往的外角外接圆及内切圆相比，能更好地反映土体应力应变的实际特性.在边坡稳定分析中，相比其他D-P类准则，建议的D-P准则计算得到的边坡稳定安全系数与条分法结果十分吻合.在地基极限荷载的求解上，所得的极限荷载与滑移线场与Prandtl理论解趋于一致.     

一种非共轴应变硬化本构模型数值应用及离心机试验验证

在土体的剪切变形过程中,当主应力方向产生旋转时,主应变增量方向与主应力方向之间存在显著的非共轴现象.同时,机动摩擦角、膨胀角随着累积塑性偏应变的增长而增加,土体具有应变硬化的特点.传统的弹塑性本构模型不能够反映上述现象对地基承载力特性的影响.为了能够对地基承载力问题进行合理的分析,建立了一种非共轴应变硬化模型,并将该模型运用到有限元计算中.通过与三轴试验和离心机模型试验结果进行对比,对该模型在数值应用中的合理性进行了验证.研究结果表明,该模型能够对不同围压下的应力-应变关系进行预测.对浅基础承载力问题进行研究时,非共轴应变硬化模型的计算结果比传统弹塑性本构模型更加接近于离心机试验结果,验证了该模型的数值应用合理性.     

棒材切分轧制过程中三维弹塑性有限元模拟

采用三维弹塑性有限元法对棒钢三线切分轧制过程的金属变形区进行了模拟。通过建立数学模型和计算，对切分轧件的变形特征、应力与应变进行了分析，提出了预切孔金属流动变形的稳定性问题。如果预切孔内轧件的变形过大，切分楔附近的金属网格发生了很大的扭曲畸变，造成变形不均匀和金属的流动不稳定。根据模拟分析的结果，设计了直径为Φ12mm带肋钢筋的三线切分孔型系统，轧制生产实验结果表明：采用优化的新切分孔型系统进行生产，提高了轧机的生产率，改善了产品质量。