带缺陷试样的稳定性与颈缩解析

在实验中由于各种原因理想的试样很难得到,试样总会带有各种不同程度的缺陷。如实验前由于钳子、卡具、意外碰撞、弯曲等造成的破坏。这种缺陷在变形过程中对于颈缩的产生、发展变化及拉伸变形的稳定性会产生影响。研究讨论缺陷对于拉伸变形的颈缩、稳定性的作用,这有利于正确理解和掌握超塑性拉伸变形过程。     

带缺陷试样的稳定性与颈缩解析

在实验中由于各种原因理想的试样很难得到,试样总会带有各种不同程度的缺陷.如实验前由于钳子、卡具、意外碰撞、弯曲等造成的破坏.这种缺陷在变形过程中对于颈缩的产生、发展变化及拉伸变形的稳定性会产生影响.研究讨论缺陷对于拉伸变形的颈缩、稳定性的作用,这有利于正确理解和掌握超塑性拉伸变形过程.     

AZ31镁合金轧制板材各向异性力学性能研究

在几种厚度的AZ31镁合金轧制板材上沿不同方向取样进行常温单向拉伸和压缩实验,研究了AZ31镁合金轧制板材的各向异性力学性能。基于晶体塑性理论,探讨了织构对金属板材宏观各向异性的影响。分析表明,轧制镁合金板材具有明显的各向异性力学性能及拉压不对称性。在轧制(RD)方向的抗压及抗拉屈服强度明显小于横向(TD),各个方向的抗拉屈服强度明显大于抗压屈服强度。不同轧制工艺对板材的力学性能影响较显著,主要表现在屈服应力不同和延伸率不同。基于实验结果与晶体塑性理论,本文从多角度分析了轧制工艺对AZ31镁合金各向异性力学性能及拉压不对称性行为的影响。     

一种针对颈缩现象的高强钢板材力学行为研究方法

为表征一种双相钢板材的塑性力学行为,对其进行了4种不同应变率下的单向拉伸试验,结果表明颈缩现象存在于各应变率下的试验中. 为解决颈缩现象中三向应力状态给常规公式计算所得强化曲线带来不可靠性的问题,使用了一种试验与仿真相结合的逆向方法. 首先在试验所得曲线的基础上判断颈缩起始点,并根据该点信息使用Ludwik准则对颈缩后曲线进行外插;再将外插曲线应用于仿真,通过仿真与试验结果的对比优化外插曲线. 将该方法应用于所研究的双相钢材料后,获得了能够准确表征单向拉伸过程的材料曲线.     

各向异性薄板对角拉伸下的弹塑性皱曲分析

本文应用Ｈｉｌｌ正交各向异性塑性理论和稳定的能量法则，推导出各向异性薄板在对角拉伸下皱曲的弹塑性稳定方程，并计算了两种材料ＬＹ１２Ｍ和ＳＰＣＥＮ的失稳临界值，理论计算与ＹＢＴ试验较吻合。     

超导粉末BSCCO单晶体本构行为

超导粉末B i2S r2C an-1CunO2n 1(BSCCO)的高致密度和强c-轴织构是形成B i-2223/A g高温超导带材较高临界电流密度的关键,传统的塑性理论很难模拟与预测晶体材料BSCCO的各向异性力学行为以及变形过程中的织构演化。采用率相关的晶体塑性理论,针对BSCCO低对称晶体结构的特点,通过在主方向上加运动约束,建立其弹塑性本构模型及数值积分过程,并利用ABAQU S/UM AT子程序进行二次开发,完整构建了基于晶体塑性理论的有限元数值分析平台。利用该平台,分析了双滑移系启动的典型变形模式。模拟结果表明,拉伸变形有助于BSCCO晶体内微裂纹的形成和扩展,而压缩变形则会抑制微裂纹的形成和扩展。     

有限变形条件下多晶体弹-塑性有限单元法

根据由考虑面心立方晶体滑移特性而建立的矩阵形式的晶体弹塑性本构方程,以及滑移的泛函式,推导出了大变形条件下的晶体弹－塑性有限单元法的计算公式,并绘制了程序框图。对双晶铝试样采用八结点六面体等参单元进行了有限元计算,结果证明该方法是可行的。     

铁磁性材料拉伸损伤过程的磁学特性

采取分级加载拉伸断裂和重复加载拉伸断裂两种加载方式,对不同初始磁场强度的板状试样进行了单轴拉伸试验,采用磁学信号特征量研究了中碳钢拉伸损伤过程。通过对试样变形过程磁学信号特征的分析,确定了中碳钢不同拉伸损伤阶段的磁学特性:弹性阶段的磁场强度和初始磁场分布规律一致,在材料由弹性损伤到塑性损伤过渡阶段,磁场强度均值及其标准差出现拐点;在颈缩阶段,磁场强度及其梯度信号明显增大,由此能够判断中碳钢由拉伸弹性损伤状态向屈服损伤状态的转变,以及材料断裂情况的出现,从而对工程中铁磁性构件的破坏性事故做出预警。     

AZ31镁合金轧制板材各向异性行为的晶体塑性研究

室温下,镁合金的主要变形机制是滑移和孪生相互竞争。为了从介观尺度准确描述这种变形机制,晶体塑性本构关系需要考虑滑移和孪生的耦合作用。基于滑移-孪生耦合的晶体塑性本构关系,本文采用代表体积单元法建立了多晶模型,并对AZ31镁合金沿RD和TD方向进行拉伸模拟分析。结果表明:沿RD方向的变形机制为基面滑移、柱面滑移、锥面滑移,沿TD方向为柱面滑移和锥面滑移。沿不同方向基面滑移对变形的贡献不同,造成AZ31镁合金轧制薄板沿RD方向的屈服强度小于TD方向,表现出强烈的力学性能各向异性。     

基于晶体塑性有限元的多晶铜力学行为研究

通过晶体塑性有限元对Voronoi多晶铜的单调拉伸和循环塑性行为进行数值模拟. 单调拉伸的模拟结果发现多晶体的力学响应与晶粒个数相关;试样在拉伸变形中出现45°方向的滑移剪切带和颈缩. 研究结果表明:多晶铜的对称应变循环可呈现出循环硬化和包辛格效应,导致包辛格效应的主要原因是晶间约束产生的残余应力. 在非对称应力循环载荷作用下,平均应力和应力幅值对多晶铜的棘轮行为有显著影响.     

弹塑性大变形分析的一种热力学相容的本构模型

以热力学相容的简单机械模型为基础,得到了可以描述材料弹塑性大变形的本构方程,进而导出了可以适用于一般三维问题的增量公式。利用简单加载条件下的积分形式发展了确定材料常数的方法。对圆杆受拉颈缩的大变形弹塑性过程进行了数值模拟,得到了与实验相符的结果。本文发展的模型不采用屈服面的概念,有效地改善了收敛性,提高了计算效率。     

超载拉伸消除焊接残余应力的计算机模拟

焊接件内部总是存在着较大的残余应力,对焊接件的承载能力和抗腐蚀性能有很大影响,本文采用弹塑性有限元方法对超载拉伸消除焊接残余应力过程进行了数值模拟．对三种拉伸载荷下的宽板和窄板两种模型进行的模拟结果表明：拉伸载荷越大,残余应力消除得越好,但是也不能通过一味地增大拉伸载荷来得到较好的残余应力消除效果,而必须同时考虑材料的塑性储备、构件允许的变形量及构件允许的残余应力等,以防过量变形使构件脆断的危险性增大．     

表面裂纹受拉伸板三维弹塑性有限元分析模型及其J积分

使用Ｑｃ１１和Ｑ６块体单元,对带有表面裂纹的受拉伸板建立了一种三维弹塑性有限元分析模型;将虚裂纹扩展法（ＶＣＥ）用于所分析的表面裂纹。数值结果表明,这一模型对理想弹塑性,线性强化和１６ＭｎＲ材料均适用,且具有计算量小,一致性好的优点。     

加筋偏心裂纹板的弹塑性有限元分析

根据由塑性形变理论得出的有限元计算公式，采用结合初应力法的变刚度法，计算了受单调加载的含加筋及不含加筋的裂纹板的裂纹尖端弹塑性场。分析了加筋桁条对裂纹板弹塑性断裂的影响。讨论了有塑性区存在时，由线弹性分析所得结果的适用程度。     

子弹长度对SHPB测试影响的有限元模拟

基于三维弹塑性有限元模型,采用动态显式算法模拟一系列不同长度子弹以相同速度打击 AL6061-T6铝合金试样的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,得到了试样的应力-应变关系.与实验结果对比,两者吻合较好,验证了SHPB测试原理的合理性.模拟结果表明,子弹长度越长,试样的最大应力和塑性变形越大.     

耦合分析轧件塑性变形与轧辊弹性变形的方法和应用

发展了一种耦合分析轧件塑性变形与轧辊弹性变形(压扁)的方法。方法考虑了轧件塑性变形与轧辊弹性变形的相互影响,通过在轧件与轧辊的接触面上建立力的平衡方程实现耦合;在耦合的基础上用刚塑性有限元法分析轧件的塑性变形,用边界元法分析轧辊的弹性变形。耦合分析所得单位压力,前滑,中性角等比刚体轧辊的要低。用耦合分析方法分析轧制过程能提高分析的精度。     

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.     

有限变形弹性体变形时边界力的处理

在有限弹性变形中 ,边界力的方向与密度将随弹性体的变形而发生显著变化。在对有限弹性体的非线性有限元分析时 ,必须考虑变形对边界力的影响。该文推导了作用在半无限空间表面上的边界力在有限弹性变形时的解析增量表达式 ,并详细讨论了 2种边界力的情况     

圆柱杆材料损伤模型的计算机模拟

在建立弹塑性有限元理论的基础上，将各向同性损伤与弹－塑性刚度耦合，形成弹塑性损伤刚度矩阵。采用隐格式分析技术，对圆截面杆颈缩过程进行有限元数值模拟。给出了损伤演化规律以及损伤场在杆中的分布，所得到的载荷曲线与实验值基本符合，验证了本模型的有效性。     

超塑性材料的单向拉伸均匀变形和颈缩速度的研究

均匀变形条件是超塑性材料迭到很高塑性的一个条件。文章用塑性基本理论导出幂硬化特性的在单向拉伸时均匀变形条件,它适用范围较广,幂硬化塑性材料的均匀变形条件是它的一个特例。从该均匀变形条件可以看到W.A.Backofen所提出的超塑性材料不可能有绝对意义上的均匀变形,但可以通过分析颈缩的速度和应变速率敏感性指数m来分析超塑性的高低。