晶体塑性模型在体心立方金属板料成形极限计算中的应用

结合M-K理论,将率相关的晶体塑性模型用于具有初始织构的体心立方(BCC)多晶体金属板坯成形极限(FLD)计算.假设沟槽内外变形均匀,在沟槽边界处满足协调条件和应力平衡条件;在塑性变形中BCC晶体最多有24个滑移系开动,在晶体黏弹塑性模型中考虑潜在硬化效应,并分析了潜在硬化和板坯织构演化对成形极限应变的影响.结果表明,与不考虑潜在硬化相比,考虑潜在硬化时的成形极限明显较低,且发生缩颈的区域更集中.     

空间和地面条件下斑头雁血红蛋白晶体结构的比较研究

在1994年我国返回式卫星FSW-2上进行的空间蛋白质晶体生长实验中,获得了适合于X射线分析的空间实验组和地面对照组的斑头雁血红蛋白晶体,并收集了X射线衍射数据。应用分子置换法解析了结构,并进行了比较研究。结果显示空间晶体的分子间和分子中亚基间的相互作用趋于减弱,在α₁β₂“开关区”比地面晶体多一个α₁ Thr41CG2与β₂ His97ND1的接触。     

基于分子动力学的 α‐SiO2 晶体力学性能

采用分子动力学方法, 结合Tersoff势函数, 模拟α-SiO₂晶体在应变加载下的力学性能, 并考察温度对α-SiO₂力学性能的影响. 结果表明: α-SiO₂在常温加载过程中经历了弹性变形、 塑性变形及断裂变形3个阶段, 获得的屈服强度为22.6 GPa, 断裂强度为36 GPa; 在塑性变形阶段观察到α-SiO₂从晶相向非晶转化的相变过程; 随着温度的升高, α-SiO₂的屈服强度和弹性模量逐渐降低; 温度越高断裂应力和断裂应变越低, α-SiO₂晶体在高温单轴加载下易出现断裂.     

基于分子动力学的α-SiO2晶体力学性能

采用分子动力学方法, 结合Tersoff势函数, 模拟α-SiO₂晶体在应变加载下的力学性能, 并考察温度对α-SiO₂力学性能的影响. 结果表明: α-SiO₂在常温加载过程中经历了弹性变形、 塑性变形及断裂变形3个阶段, 获得的屈服强度为22.6 GPa, 断裂强度为36 GPa； 在塑性变形阶段观察到α-SiO₂从晶相向非晶转化的相变过程; 随着温度的升高, α-SiO₂的屈服强度和弹性模量逐渐降低； 温度越高断裂应力和断裂应变越低, α-SiO₂晶体在高温单轴加载下易出现断裂.     

基于反双曲正弦函数的循环本构模型

为改善本构模型对循环变形应力-应变滞回环的预测能力，基于反双曲正弦函数提出了一个新的随动硬化律。在该硬化律中，背应力分为长程、中程和短程3部分，并且每部分都符合“A-F”硬化律的演化形式（即包含线性项和动态恢复项）。在长程和中程背应力中，动态恢复系数逐渐演化以描述大变形瞬态包辛格效应，并且系数中引入了棘轮系数以描述材料的棘轮行为；在短程背应力中，线性项和动态恢复项分别由两部分组成，其中一部分只在反向屈服发生时起作用以描述小变形下反向屈服塑性模量降低的行为。在单调加载时，该随动硬化律可以积分为一个反双曲正弦函数，并且调控单调加载响应、棘轮变形演化和滞回环形状的参数互不耦合。基于该随动硬化律，在次弹性大变形框架下建立了循环本构模型，并考察了其对棘轮变形和应力-应变滞回环的预测能力。     

耦合孪生晶体塑性模型硬化参数的灵敏度分析

基于经典晶体塑性理论,建立了耦合孪生的晶体塑性本构模型并进行了全隐式积分的数值实现.该本构模型采用饱和硬化法则,并采用孪生阻力与滑移硬化之间的正比关系来描述孪生对滑移硬化影响及孪生硬化行为.针对该本构模型的13个参数,结合各参数物理意义提出了参数的分类确定方法.以孪生诱导塑性( TWIP)钢Fe-22Mn-0.6C为例,着重对硬化参数的局部灵敏度进行了分析,研究了各硬化参数对宏观力学响应、孪生激活和演化的影响,根据变形机制的不同宏观变形过程可区分为孪生硬化阶段和孪生硬化失效阶段,进而给出了硬化参数确定的步骤及其建议取值范围.结果表明：初始滑移阻力与屈服极限线性相关,取值范围在80~160 MPa之间;孪生硬化指数增大使得孪生硬化阶段减弱,其取值范围应在0~3之间;孪生阻力与滑移阻力比值增大,则孪生增长率降低,硬化率拐点后移,直至拐点消失,其取值范围在1~1.3之间.     

统一屈服面空间相交问题的处理

提出了一种空间分区处理技术,以解决弹塑性数值分析中多重屈服面空间相交时,应力超出屈服面后使屈服面难以确定、继而引起塑性因子无法计算等问题.在应力角位于0到π/3之间时,利用通过统一剪切屈服面交线的子午面将屈服面的外部区域划分为2个区域,提出以拉伸屈服面与剪切屈服面相交而成二面角的平分面来划分这两种屈服面外部区域的方法,从而可将屈服面外的应力空间划分成4个区域,接着推导出了它们之间分界面的数学表达式,最后提出了相应的屈服函数选择法则,并将其增量本构格式插入FLAC3D软件中.通过算例的数值计算结果与解析结果的对比,验证了此处理技术力学上的合理性和数学上的正确性.     

描述T225NG钛合金高温单轴棘轮行为的黏塑性本构模型

在350℃下对T225NG钛合金进行了单轴棘轮试验研究，提出了一种新的带有记忆面的黏塑性本构模型．引入了能记忆最大应变的记忆面，在记忆面内和面上采用不同形式的塑性流动律，将单调拉伸响应和循环响应独立开来，简化了模型参数的确定方法．在背应力随动硬化演化方程中引入了等效应变门槛值，可较好地描述T225NG钛合金应力一应变曲线的屈服平台及其后的强化效应．加入黏性指数修正，可描述棘轮应变率随循环次数迅速衰减的试验现象．将模型应用于T225NG钛合金350℃单轴棘轮行为描述中，对饱和棘轮应变的预测结果与试验结果吻合较好．     

航空铝合金应变空间弹塑性本构模型

从应变空间表述的塑性增量本构模型一般形式出发,根据航空铝合金等线性强化材料特性建立应变空间弹塑性本构模型。应变空间本构模型所需参数通过应力空间中对应参数转化得到,材料的屈服准则、流动法则、内变量和塑性模量等准则及参量均以应变空间的形式建立,从而构建适合铝合金等线性强化材料的弹塑性增量模型。通过算例计算,证明该模型与应力空间增量本构模型等效。该模型所需计算变量为可在线获得的应变,使应力分析计算大为简化,可以方便地求解应力空间本构模型难以求解的强化材料变形问题。因此特别适合于航空铝合金厚板预拉伸等金属变形加工工艺的应力分析。     

有限变形条件下晶体弹-塑性应力应变关系

考虑面立方晶体滑移特性,考虑晶格的传动,认为晶体的塑性变形是由滑移产生,且晶体内的弹性变形形不受滑移的影响,并建立了计算模型。采用微观力学的方法,用矩阵形式推广导了了Ｊａｕｍｅｎｎ应力率的增量型的晶体弹－塑性应力变关系。     

第二种服务可选的M／M／1排队模型状态空间及对偶空间的完备性

当μ1（x）=μ1,μ2（x）=μ2时,研究了第二种服务可选的M／M／1排队模型的状态空间和对偶空间的完备性。     

低碳、Ti-V复合微合金化钢的流变应力模型

通过单道次压缩实验,研究了一种低碳、Ti-V复合微合金化钢在温度为1 173~1 373 K及应变速率为0.1~10 s-1条件下的奥氏体应力-应变行为;基于Akben等对溶质阻碍动态再结晶的量化研究工作,获得了本实验钢的近似的形变激活能Qdef及Zener-Hollomon参数;采用Jonas等的分析方法,计算得到回复参数r和r’、屈服应力σ0、饱和流变应力σsat和动态再结晶临界应力σc与Z参数的关系;获得了动态再结晶动力学,并最终建立流变应力数学模型.     

基于A-V模型的改进模型及单轴棘轮效应预测

针对A-V模型预测材料棘轮效应初始阶段不理想的缺点，对其参数γ₂进行了修正，同时引入Ramberg-Osgood(R-O)模型和各向同性硬化来计算应力-应变曲线，并确定了A-V模型的材料参数，建立了一种用来描述材料循环塑性行为的改进A-V模型.通过采用改进的A-V模型对Z2CND18.12N奥氏体不锈钢和SS316L钢的单轴棘轮效应进行了预测，并研究了平均应力、应力幅值、应力比和加载历史对单轴棘轮效应的影响.结果表明，改进的A-V模型对材料的棘轮应变预测值与试验值较为一致.     

岩土空间滑动面和抗剪强度的理论分析

通过理论推导出空间破坏面垂直中主应力作用面和岩土任意空间面上的抗剪强度通式ｓ＝τ＝ｆ（σ，μδ），空间面上的抗剪强度只与法向应力大小和洛德参数有关，无论是破坏面还是潜在滑移面，均垂直于中主应力面.     

Fe-6.5％Si钢中温变形过程本构方程

利用Gleeble 3500开展了Fe-6.5%Si(质量分数)钢在变形温度300,400,500,600℃及应变速率为0.05,0.5,5s^-1条件下的单道次压缩实验.在初始均匀塑性变形阶段,加工硬化作用使流动应力迅速增加,随着变形继续动态软化机制启动,流动应力增加量减弱.随着温度升高和应变速率降低,应变硬化指数减小.提出了通过变形温度、应变速率描述应变硬化指数的方法构建Fe-6.5%Si钢中温变形过程本构方程.构建的本构方程对不同变形条件的应力预测结果和实测值吻合良好,平均相对误差约为5.35%,预测精度较高.     

温度对X12CrMoWVNbN10-1-1钢组织及力学性能的影响

对X12Cr Mo WVNb N10-1-1耐热钢进行了300~600℃之间的高温力学试验,利用OM,SEM与TEM观察分析各温度下材料的微观组织及断口形貌,研究了温度对材料组织及高温力学性能的影响.结果表明:随温度升高,300~400℃,析出的脆性M3C相的数量和尺寸不断增加,且出现偏聚,析出强化和形变强化作用逐渐增强,塑性变形中,脆性相M3C处更容易出现应力集中,裂纹的产生、扩展更快,更易断裂,材料的塑性随之下降.400~600℃,碳化物发生转变,M3C相快速重熔分解,M7C3及M23C6开始析出,使得析出相的数量和尺寸下降,强化作用减弱;同时,动态回复作用越来越强,材料的强度快速下降,塑性快速上升.     

应变空间表述的岩体损伤本构关系

在分析岩体细观和宏观损伤特征及其与岩体非弹性变形之间关系的基础上,应用损伤表面的概念描述损伤状态和过程,定义弹性－损伤准则,进而建立了应变空间表述的岩体损伤本构关系,并讨论了其参数的确定和应用。