无网格法在弹塑性材料大变形问题中的应用

利用无网格自然邻接点法分析弹塑性材料的大变形问题.选择更适合于分析固体力学弹塑性大变形问题的Lagrange分析格式,给出大变形情况下的弹塑性本构关系,得到增量形式的本构表达式和矩阵形式,编制了二维弹塑性无网格自然邻接点法大变形程序.最后,对悬臂深梁进行程序验证,计算结果与有限元法的比较结果表明该方法能够很好地解决弹塑性材料的大变形问题.     

基于有限元法的粗糙表面单峰接触模型

建立了弹塑性单峰接触有限元轴对称模型,分析了接触面积、硬度和接触力与干涉量的关系,并在有限元分析的基础上进行了经验公式的拟合。结果表明:弹塑性接触阶段材料的硬度随着接触几何变化而改变,而不是材料的常数,这与其他的研究是截然不同的。拟合得到的模型在弹性和弹塑性接触区域是连续的,可以应用于不同尺度的情况,将该研究结果代入到Greenwood-Williamson(GW)模型,可以在综合考虑表面弹塑性变形的前提下求解粗糙表面的接触问题。     

MLPG法在塑性大变形和应变局部化问题中的应用

把无网格Petrov-Galerkin(MLPG)法推广应用于弹塑性材料大变形和应变局部化问题。把空间坐标表示的基本变量在材料坐标上进行积分,避免了更新积分子域的形状。形函数及其对材料坐标的导数在迭代开始前计算并存储。形函数对空间坐标的导数及空间坐标下的子域边界外法线方向使用张量变换得到。采用乘法分解超弹塑性本构模型,以便模拟更大的变形。算例表明,推导的非线性MLPG方法能够精确模拟弹塑性材料的大变形,并能模拟应变弱化材料由于不稳定塑性变形导致的应变局部化现象。     

弹塑性材料杆的相变分析

针对弹塑性材料的相变问题，对弹塑性杆中的相变分别进行了小变形和大变形分析．分析表明，相变可以在能应变软化的弹塑性杆中发生，相变的Maxwell应力、弹性相和弹塑性相的应变都可以被确定．对任一条假设的应变软化曲线，Maxwell应力直线和应变软化曲线所围面积的代数和总等于零，这和Ericksen对非线性弹性杆相变研究得到的结论一致．数值算例表明，跨越弹塑性杆相变界面的应变跳越一般很大，这时用小变形分析导致的误差也很大，必须应用大变形理论对弹塑性杆的相变进行分析．     

MLPG法在塑性大变形和应变局部化问题中的应用

把无网格Petrov-Galerkin(MLPG)法推广应用于弹塑性材料大变形和应变局部化问题。把空间坐标表示的基本变量在材料坐标上进行积分,避免了更新积分子域的形状。形函数及其对材料坐标的导数在迭代开始前计算并存储。形函数对空间坐标的导数及空间坐标下的子域边界外法线方向使用张量变换得到。采用乘法分解超弹塑性本构模型,以便模拟更大的变形。算例表明,所推导的非线性M LPG方法能够精确模拟弹塑性材料的大变形,并能模拟应变弱化材料由于不稳定塑性变形导致的应变局部化现象。     

考虑损伤发展的钢材混合强化本构模型

为了更准确地模拟往复荷载作用下金属材料的劣化,在大变形弹塑性理论及损伤力学理论的基础上,采用双线性混合强化模型及Lemaitre损伤模型建立了可考虑损伤发展的混合强化弹塑性本构模型.提出了利用单轴拉伸材料常数计算损伤材料参数的近似方法.利用有限元程序ANSYS的用户可编程特性,将所编制的材料模型子程序嵌入ANSYS程序...     

无网格自然邻接点法在弹塑性分析中的应用

在弹塑性分析中引入无网格自然邻接点法,得到了弹塑性无网格自然邻接点法的求解控制方程.编制了二维弹塑性无网格自然邻接点法大变形程序,对条形基础进行了程序验证.计算结果表明,与有限元法相比,该方法能够很好地解决弹塑性材料的大变形问题.     

核反应堆厂房的非线性抗震分析

在核工程抗震计算中 ,普遍还是采用线弹性模型进行动力计算 ,但一般结构物在强震中有可能进入弹塑性变形阶段。该文的主要目的是考察结构物在线弹性模型和弹塑性模型下地震响应的不同。以反应堆厂房为例 ,介绍了线性动力算法和非线性动力算法的不同特点 ,计算了厂房在线弹性模型和弹塑性模型下地震响应 ,并对结构响应进行了比较。与线性模型相比 ,弹塑性计算所得到的结构位移和加速度较大 ,但结构内力却相差不多。结果表明 ,采用非线性模型进行抗震计算可以得到更为真实的结构响应 ,可以更加合理地指导结构设计     

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。     

生物质压缩成型过程模型研究现状

概述了国内外生物质压缩成型模型研究现状,就生物质压缩成型的四个阶段分别论述并分析了在每个阶段所使用的力学模型,将各个模型的适用条件进行比较。发现传统的模型分为表示压力与变形关系的黏弹塑性模型和描述压力与压缩密度的数学模型,其中黏弹塑性模型较为常见。此外还有无须确定屈服面主要研究生物质内部特性以内时理论为基础的热黏塑性本构模型和以热力学理论为基础、以唯象法为原理、以自由能形式推导,通过内变量连续地描述材料的各种变形的黏弹塑性统一本构模型。其不以屈服面存在与否为前提,可以用一组方程描述材料的全部变形过程,指出了力学模型新的研究方向。     

混合强化材料的损伤演化律及内时损伤本构方程

在Ｇｕｒｓｏｎ理论基础上，通过对空洞模型的分析，推导出各向同性／运动混合强化材料的损伤演化和弱化函数的表达式，并将其嵌入内时本构框架，得到了损伤弹塑性大变形内时本构方程。编制了相应的轴对称有限元分析程序，用其分析圆柱拉伸试件的颈缩，得到与实验较为吻合的结果。     

某些与有限弹塑性变形分解F＝FeFp有关的问题

在Stumpf和Badur（1990年）的研究基础上,分析了某些与弹塑性分解F＝F^eF^p有关的问题,指出使用积分解F＝F^eF^p没有机会为塑性旋率提供独立的本构方程.因为塑性旋率在使用分解F＝F^eF^p的情况下不是独立的量,它可以用应变率（弹性及塑性）以及应变（弹性及塑性）来表示.特别针对有限刚塑性变形（金属材料多属此类）作了较为详细的分析,并给出塑性旋率的显式表达、背应力的客观率及其与Zaremba-Jaumann率之间的关系.     

有初始缺陷的结构非线性分析(英文)

本文在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上,把初始缺陷视为初始位移,推导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程。可用于分析缺陷对结构非线性弹塑性反应的影响,也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析。文中给出的算例表明本方法是可行有效的。     

积分型内时本构方程的增量形式及其应用

从积分型内时本构方程导出了增量公式,它有效地减小了从微分型内时本构方程直接得到的增量公式所带来的误差。由此发展了弹塑性矩阵及切线刚度有限元法。对自增强厚壁圆筒内壁残余应力的分析以及对含对称缺口平板受自身平面内轴向循环变形时应力应变场的分析,表明所发展的方法具有精度高,收敛性好且便于工程应用等优点。     

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。     

考虑粗粒土应变软化特性和剪胀性的本构模型

在传统细粒土本构模型的基础上进行了改进,建立了一个能较好地描述粗粒土应变软化特性和剪胀性的弹塑性本构模型.该模型采用双屈服面形式,克服了单屈服面模型存在的一些不足,可同时反映剪切变形和压缩变形机理.模型在应变软化特性描述方面,提出了一个利用残余状态应力比和峰值应力比的应变软化公式,较为合理地反映了粗粒土的应变软化现象.在剪胀性描述方面,考虑了状态转换应力比与初始有效围压的相关性.数值模拟结果与试验结果较为接近,表明该模型描述粗粒土在低围压和相对中高围压下的应变软化特性和剪胀性方面具有一定的优越性.     

地层塑性对水力压裂裂缝扩展的影响

在具有塑性特征的地层中,岩石的塑性变形对水力压裂裂缝形态的影响显著,传统压裂模型大多未考虑塑性对裂缝起裂和延伸的影响。因此,考虑地层岩石弹塑性变形、粘性压裂液流动与裂缝扩展的非线性耦合,建立了弹塑性地层中压裂裂缝扩展的数值计算模型,对弹塑性地层中压裂裂缝扩展行为进行了数值模拟研究,探索了塑性变形对裂缝扩展特性的影响。结果表明弹塑性地层裂缝扩展过程中裂缝尖端附近会产生显著的塑性变形,与仅考虑弹性的计算结果相比,压裂地层所需的裂缝扩展压力更高,且形成的裂缝相对更短、更宽。通过数值模拟计算,分析了地层岩石强度、压裂液粘度及注入速率对地层中压裂裂缝扩展的影响,表明地层强度对裂缝扩展行为影响显著,强度越低,塑性变形程度越大,裂缝扩展压力越高,同时裂缝长度越短,宽度越宽。压裂液粘度对裂缝扩展影响相对较小,而在总注入流量相同的情况下,压裂液注入速率对裂缝扩展的影响不明显。     

颗粒振动及耗能特性研究的弹塑性接触建模方法

提出一种颗粒弹塑性接触的通用建模方法来研究颗粒系统的振动及耗能特性.构造颗粒法向塑性接触本构方程基本形式,并采用有限元法(FEM)获得无量纲本构关系;提出颗粒弹塑性细观接触加-卸载多路径模型,给出了颗粒塑性接触能量耗散的计算公式.采用离散单元法(DEM)对简谐激励下颗粒系统的振动和耗能特性进行了数值仿真分析.结果表明,颗粒使系统产生非线性振动,颗粒介质在系统进入共振区的前后均呈现出类似混沌的复杂非线性运动状态.颗粒间的法向塑性接触没有改变颗粒阻尼效应的主要耗能方式,但对颗粒动态接触行为及颗粒系统动力学特性产生重要影响.     

Thermoelastoplastic Deformation Analysis of Electromechanical Equipments under Electrocaloric Shock

A coupled thermomechanical model is presented to investigate the thermoelastoplastic deformation mechanism of electromechanical equipments under the condition of electrocaloric shock. In the coupling model, differentiating from the previous analyzing viewpoint that looked upon deformation work as additional heat source, temperature- field equation is established by considering the weakening role of deformation work on the intensity of internal heat source; in the process of setting up displacement-field equation, G-derivative of nonlinear functional is introduced into the traditional theory of elastoplastic finite deformation to simplify the expression of structural stiffness; stress-field equation is constructed by using the least square method to improve the stress solution obtained by constitutive equation. The presented model is converted into finite element program to simulate deforming process of 3-D structures with temperature-dependent material properties. As an example, thermal deformation analysis of Shanghai metro cars＇ brake resistor is performed and compared with experimental results for illustrating the validity of the presented model.