刚塑性含空洞材料变分原理的研究

根据含空洞材料的Gurson-Tvergaard塑性势函数,将由于空洞的物理作用引起的损伤和体积膨胀效应考虑到连续介质本构方程中,给出并证明了刚塑性含空洞材料的变分原理。给出的广义变分原理为用有限元方法模拟含空洞材料的塑性成形过程提供了理论基础。     

金属塑性成形过程的计算机模拟系统

介绍一个通用的、适用于模拟二维（平面变形或轴对称变形）金属塑性成形过程的有限元计算机模拟系统Ｓ－ＦＯＲＧＥ，它基于热刚粘塑性有限元公式，该系统能够模拟模具形状任意的冷热成形的全过程，文中给出了用Ｓ－ＦＯＲＧＥ模拟的２个实例．     

具有动态接触边界自动识别功能的刚(粘)塑性无网格RKPM法

将刚(粘)塑性流动理论与再生核质点法(RKPM)相结合,提出了基于刚(粘)塑性不可压缩材料的无网格RKPM法.分别采用边界奇异权法和修正的罚函数法处理本质边界条件和体积不可压缩条件,根据刚(粘)塑性材料的不完全广义变分原理,推导了金属塑性成形过程无网格RKPM法数值模拟的刚度方程.将动态接触边界自动识别技术引入无网格法.最后,对金属塑性成形过程进行了数值模拟,并将模拟结果与刚塑性有限元商品软件Deform2D及实验结果作了比较.无网格RKPM法计算结果与有限元结果和实验结果均吻合良好,表明了该方法的正确性.     

非静压成形过程的刚塑性有限元模拟

本文针对非稳态高速成形过程，讨论了冲击载荷和体积力的计算问题，给出了一种全面考虑冲击载荷与体积力作用的刚塑性有限元方程。并且将此分析成功地应用于锻造过程中上下模具金属填充性能的比较研究。     

体积成形过程的三维刚塑性有限元模拟技术研究

对三维刚塑性有限元数值模拟过程中遇到的若干技术问题提出了有效的处理方法，并建立了相应的软件系统．最后对几种体积成形过程进行了计算机模拟，证明了所提出方法是合理的．     

双金属挤压成形过程的数值分析

基于刚粘塑性有限元理论，在双金属相互接触的两种材料之间引入摩擦单元，对双金属挤压的非稳态过程进行了有限元分析．获得了变形体内的应力、应变分布，从而揭示了双金属在挤压成形过程中材料的流动规律．     

金属大应变非局部非弹性损伤本构关系的探讨

以Ｐｒａｎｄｔｌ－Ｒｅｕｓｓ小变形塑性流动理论和Ｃｕｒｓｏｎ塑性理论为基础,引入塑性体积模量和空穴体积率作为内变量,利用非局部理论、弹塑性有限变形理论和空穴形核理论推导了金属大应变的非局部非弹性损伤本构关系,分别从宏观和微观角度对本构关系进行了理论分析     

横力弯曲梁塑性铰位置及其有限元探讨

本文对横力弯曲梁在考虑σ＿ｙ应力分量时的塑性铰位置进行探讨。从三个方面分析：１。从理论上分析了σ＿ｙ对弹性阶段的中性层位置没产生影响。２．从理论上分析了考虑σ＿ｙ的Ｍｉｓ－ｅｓ屈服准则后，塑性铰上移了一位置，从而提高了梁的极限承载能力。３．用二维弹塑性有限元进行实例计算，得出了塑性铰上移及极限承载能力提高的结果．     

快速车轮成形过程的刚塑性有限元数值模拟

采用刚塑性有限元模拟软件TFORM2模拟了915KKD快速车轮的预成形过程。通过分析车轮预成形过程的塑性流动规律和镦粗压下量对预成形的影响,预测了预成形后毛坯充填模膛的情况,并得到了较佳的镦粗压下量值,为车轮成形工艺设计提供了科学依据。     

复杂汽车锻件多工位成形的CAE分析

对利用三维刚塑性／刚粘塑性有限元分析复杂零件多工位体积成形的技术难点：三维速度奇异点的处理;三维模具几何信息的有效、精确、全面化描述;多工位成形时的信息传递;自由锻成形中特殊工艺三维有限元仿真的工步分解等进行了研究和解决．利用自行开发的三维体积成形仿真系统Ｆｏｒｍｉｎｇ３实现了对实际生产中未经简化的曲轴多工位成形过程的ＣＡＥ分析．从分析结果得到了曲轴多工位成形的金属流动规律,对合理制定其成形工艺作出了建议．     

带缺口圆试棒的韧性损伤细观力学分析

本文利用修正的 Gurson 塑性势和有限变形理论,建立了有限变形下韧性损伤的弹塑性有限元方程,并给出了一种孔洞体积分数率的演化模型.利用数值方法,详细地研究了缺口试棒的缺口曲率半径对其损伤分布和破坏形式以及应力三轴度的影响.     

韧性断裂的微孔损伤理论分析

在连续损伤、等效应力和热力学的基础上 ,建立了广义的微孔损伤理论模型 ,并用于微孔长大和聚集的分析 理论分析表明 :微孔体积分数与等效应变成指数关系 ,三向应力对微孔的长大和聚集有很大的影响 笔者建立实验的模型和理论相比较 ,可以得到 :随着S值的降低 ,模型由理论模型逐渐转化为实验模型 ,S反映空洞间的相互作用 ,当S <0 .6 5时 ,随着二相粒子体积分数的增加 ,S值增加     

Effect of void nucleation on microstructure and stress state in aluminum alloy tailor-welded blank

The microscopic damage initiation characteristic in welded joint greatly determines the subsequent damage evolution and fracture behavior of aluminum alloy tailor-welded blank(TWB) during plastic forming. In this study, the interactive dependence of void nucleation on microstructure and stress state in the welded joint of a2219 aluminum alloy TWB was quantitatively explored by in-situ SEM testing. Moreover, a micromechanical model based on actual microstructure was adopted to reveal the underlying mechanisms from the perspective of microscopic heterogeneous deformation. The results showed that three void nucleation mechanisms, including particle-cracking, interface-debonding and matrix-cracking, coexisted in the deformation at different microstructure regions and stress states. The nucleation strain of each mechanism mainly depended on the particle volume fraction, grain size and stress triaxiality. Besides, the proportions of particle-cracking and interfacedebonding greatly varied with the grain size and particle volume fraction, and the variation law changed with the stress state. The proportion of matrix-cracking had a weak dependence on the microstructure, while increased with the stress triaxiality decreasing. It made the damage initiation in aluminum alloy welded joint transit from particle-cracking dominance to matrix-cracking dominance with the stress triaxiality decreasing.The micromechanical modeling results suggested that the changes of evolutions and distributions of Mises stress in particle, hydrostatic stress at interface and plastic strain in matrix with microstructure and stress state were responsible for the above effects.     

内燃机滑动轴承气蚀损伤破坏过程

用MSC．Marc大型非线性有限元分析软件建立了轴瓦气蚀损伤模型，基于损伤力学理论对气蚀发生过程中气泡渍灭产生的微射流对轴瓦表面材料的力学作用过程进行了数值分析．结果表明：随时间增加，等效塑性应变和损伤量基本上为逐渐增大的趋势；轴瓦表面和接近表面的损伤量较大，越接近摩擦层和镍栅层的结合面附近损伤量越小．采用本方法可以有效计算轴瓦材料受微射流冲击载荷作用时的应变过程和损伤演变，由此提出了一种分析轴瓦表面气蚀磨损的损伤力学方法．     

各向异性GTN损伤模型及其在板料成形中的应用

基于Hill的二次各向异性弹塑性屈服准则（Hill’48）,发展了可以用来描述各向异性多孔延性材料损伤演化发展的GTN（Gurson—Tvergaard—Needleman）弹塑性细观损伤本构模型,将材料的塑性各向异性行为和损伤发展有机地耦合起来．分别采用基于Mises的各向同性GTN弹塑性损伤模型、基于Hill’48的各向异性GTN弹塑性损伤模型和传统的Mises弹塑性模型,对NUMISHEET’2002中考题圆杯深拉深成形工艺进行了数值模拟,对板料成形过程中损伤的累积发展及其对材料性能的影响进行了分析．结果表明：延性板料的各向异性行为对其宏观力学性能和损伤演化都有影响;GTN模型中的损伤变量反映了成形历史的影响,为复杂加载路径下的成形极限判据的提出提供了理论依据．     

精冲断裂过程的有限元模拟

从材料细观损伤角度对精冲原理进行了研究．开发了基于空穴材料的刚塑性有限元分析系统，该系统可以估算精冲材料的损伤状态，判断材料失效并模拟裂纹的扩展与汇合状况．利用该系统模拟了精冲过程中塑性变形与韧性断裂现象，预测工件断面光亮带高度，研究凸凹模间隙与剪切面质量关系，并与试验数据进行了对比．研究发现，凸凹模间隙与工件剩余厚度之比是影响断面质量的关键因素．     

钢构件考虑损伤的有限元分析

提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型 ,该模型采用混合强化准则 ,考虑Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响 ,客观地反映了结构钢在循环荷载作用下的工作性能 ;采用U .L .格式的壳体大挠度双重非线性有限元分析方法 ,对箱型组合截面柱进行单轴循环荷载作用下的滞回性能分析 .通过与试验结果对比 ,可为深入进行钢结构地震反应分析奠定基础     

齿形零件精冲成形三维有限元模拟与工艺优化

利用DEFORM-3D建立了三维精冲有限元模型,采用更新拉格朗日弹塑性有限元方法和基于应变梯度、表面曲率的网格自适应技术,对齿轮精冲的局部剧烈塑性变形进行了模拟.通过DEFORM用户子程序实现了Schiffmann损伤功密度的半耦合计算,分析了成形过程中静水应力、等效应力、等效应变和损伤的分布以及发展趋势,并预测了不同工艺参数下的精冲力和齿轮不同部位塌角高度、光亮带高度.利用模拟得出的最佳工艺参数获得了合格的齿形零件.     

饱和软粘土的不排水动力本构模型

根据动荷载作用下饱和软粘土的各向同性弹塑性损伤理论与多曲屈服面模型,提出了一个能分别考虑各向同性硬化、运动硬化以及压缩和剪切损伤的动力损伤本构模型。将压缩和剪切损伤变量表示为累积塑性偏应变路径长度的函数并基于该损伤变量来建立损伤演化方程。分别考虑压缩损伤和剪切损伤能够反映不排水循环加载条件下软粘土动泊松比的变化过程。最后,将模型引入饱和软粘土地基在不排水条件下的地震反应分析中,以验证模型的有效性。结果表明,模型能合理地描述饱和软粘土地基的动力响应及震陷变形。     

滑移线场理论中不同流动法则的极限分析有限元解

广义塑性理论表明,关联流动法则是非关联流动法则中的一种特殊情况.从理论上证明了在非关联流动法则条件下,速度矢量方向与破坏面夹角为φ,而不是目前通常采用的φ/2,澄清了传统滑移线场理论中对于这两种流动法则的模糊认识.通过极限分析有限元法,再次证明了滑移线场理论中用关联流动法则与非关联流动法则可得到相同的应力滑移线、极限荷载及速度滑移线,只是速度矢量方向不同.说明极限分析有限元法不仅可以精确地解决求地基极限荷载问题,而且有助于搞清滑移线场理论中采用非关联与关联流动法则的区别.