裂纹尖端位错发射与运动的分子动力学模拟

带缺陷的高强度X80管线钢基体相α-Fe裂纹顶端的变形机理对于揭示该材料的失效机理是非常重要的.采用嵌入原子方法（EAM）描述原子间作用势,由大型分子动力学并行软件LAMMPS（Largescale Atomic/Molecular Massively Parallel Simulator）,建立足够大的模型以避免边界对位错发射与运动的影响,对中心裂纹板施加远场应力载荷,获得了裂尖发射位错的临界应力强度因子.模拟结果显示,在远场应力作用下,裂纹尖端出现了间歇性发射出位错的现象,即,首先在裂尖沿［1 1〖     

自适应多层复形遗传算法在钛合金动态本构模型参数识别中的应用

由于钛合金在高应变率下会表现出热粘塑性,为使经典Johnson-Cook模型能广泛适用于描述钛合金在不同应变率、不同温度下的应力—应变关系,在经典模型基本形式不变的情况下,重新定义了温度项的物理意义和表达形式,得到了修正的广义Johnson-Cook模型.该广义Johnson-Cook模型中含有6个需要通过试验数据来拟合确定的待定参数,为降低参数识别的计算量,提高参数识别的效率和精度,提出了一种自适应多层复形遗传算法,并以Ti-6Al-4V钛合金为算例,描述了其在不同应变率、温度下的单轴流变应力—塑性应变曲线.数值模拟结果和已有的试验数据吻合良好.     

拉伸与疲劳载荷下α-Ti 中裂纹扩展机制的原子模拟

采用分子动力学方法模拟研究含3种不同裂纹取向的α-Ti在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究表明:B(0001)[1-210]裂纹构型通过产生变形孪晶的方式来实现垂直于基面方向的变形,单向拉伸过程中裂尖处有无位错区出现;A(1-210)[10-10]和C(1-210)[0001]裂纹构型的失效过程表明基面位错比柱面位错更容易发射;C裂纹构型循环加载时基面滑移系优先开动,使位错快速发射而释放了裂尖应力,导致裂纹出现止裂现象;含微裂纹α-Ti材料的失效过程是位错形核与发射、缺陷扩展、孪晶变形等共同作用的结果.     

镁合金弹塑性多尺度模型单向拉仲数值分析

针对含孔洞镁合金材料的宏观力学性能、变形破坏机理，采用多尺度方法建立了准确的镁合金体胞有限元模型，并利用所发展的多尺度本构模型，结合有限元方法获得了在宏观拉伸载荷下材料的局部和宏观特性。多尺度方法分析细观单元体的变形结果表明，随着宏观载荷的增加，宏观上显示出的差异非常微小，但是在细观单元体的变形过程中明显观察到，随着载荷步的增加，含长方体形孔洞的塑性变形能力逐渐递减，且应力集中现象比含圆柱形孔洞的细观模型明显。     

三点弯曲混凝土梁能量释放率的有限元计算

采用有限元分析方法(FEM)对三点弯曲混凝土梁的能量释放率进行了计算,在对混凝土梁进行单元划分时,避免使用奇异性单元来模拟梁的裂尖奇异性.在梁的中线上采用双重节点技术,逐步释放裂尖单元节点的方法来模拟裂纹的扩展.基于虚拟裂纹闭合方法,分别对不同裂纹长度的混凝土梁进行了计算.计算结果表明,用该方法计算出来的能量释放率与理论值有很好的吻合性,证实了该方法的可行性.     

一种基于面向对象模拟刃型位错运动图象及应力场的方法

位错是晶体中的一种线型缺陷，它在晶体中普遍存在，不仅影响着晶体的力学强度，而且对固体的许多物理性质均有重要影响.为了能形象地理解位错的基本性质，本文以刃型位错作为研究算例，通过编写Visual C++程序，成功地实现了对刃型位错原子动态图象及其应力场分量的计算机模拟，并详细阐述了程序设计原理和实现方法.本文的编程思想和通过定性及定量分析得出的结论对深入研究位错的特性提供了很好的参考思路.     

镁合金AM50断裂力学参量的有限元计算和验证

利用MTS高级材料实验机在应变控制条件下获得了镁合金AM50的单向拉伸应力应变曲线和常规的机械性能参数；用紧凑拉伸试件测定了镁合金AM50的应力强度因子．基于虚拟裂纹闭合法和Griffith势能法，得到相应载荷下的能量释放率G和应力强度因子K，并将计算结果与实验值进行了比较，获得了与实验一致的结果，表明该方法可用于镁合金构件断裂力学参量的数值分析和计算．     

铸造镁合金弹塑性多尺度模型数值分析

为了实现应力与应变等力学量跨不同尺度的定量转换,并获得跨微/细/宏观的多尺度有效本构方程,利用MTS材料实验机对镁合金(AM60)和美国通用汽车公司提供的纯镁基体进行了力学性能测试,得出镁合金和基体材料的力学性能参数,采用混合物定律,得到相应的颗粒材料力学性能.根据镁合金(AM60)结构特点,建立具有复杂内部结构(任意夹杂形状)的镁合金体胞的有限元模型,夹杂和基体的材料性能分别选用颗粒材料和纯镁基体材料力学性能参数.通过对镁合金体胞的有限元数值分析,该方法克服了目前解析法建立多尺度模型的局限性.利用所发展的多尺度本构模型对镁合金AM60的单向拉伸过程进行了数值计算,结果与实验数据吻合较好.     

铸造镁合金的材料性能测试和喷丸处理的有限元数值分析

作为目前最轻的金属结构材料之一,镁合金在汽车、航空航天等行业具有广阔的应用前景.但其模铸构件表面粗糙,循环加载时极易产生疲劳裂纹并加剧扩展.因此在工业生产中常对其进行喷丸处理以提高表面质量进而实现改善构件性能的目的.在MTS试验机上对铸造镁合金AM60在不同温度条件下的应力应变关系进行了研究,并利用ANSYS对喷丸处理时不同速率(80 m/s,120 m/s,160 m/s)的钢丸冲击铸造镁合金板的过程进行了模拟分析.结果表明,铸造镁合金板残余应力和塑性应变在温度相同时,随着冲击速率的增大而增加;而在冲击速率相同时,随着温度升高塑性应变增加而残余应力减小.     

镁合金循环蠕变的损伤本构关系

利用MTS809高级材料试验机对镁合金AM50进行了系列蠕变试验,基于微结构和缺陷的分析提出各向同性标量损伤变量,在能量释放率概念的基础上导出损伤变量的演化方程.针对镁合金的循环蠕变强化和回复软化的特点建立内应力演化方程,在不可逆热力学和内应力理论基础上发展了考虑损伤的循环蠕变本构关系.理论分析与试验结果吻合较好,表明所建立的计及损伤的循环蠕变本构模型能够描述镁合金的循环蠕变现象.