压电材料非线性本构关系及有限元实施

通过对试验结果的分析 ,提出经过简化的压电陶瓷PZT 4的非线性本构关系 ,建立相应的有限元计算方法 .以多重复合式压电材料启动器为例 ,计算电荷载作用下的电畴翻转、反向极化和反向电致屈服等非线性响应 ,从而对压电材料启动器的工作特性有所了解 ,并对它的破坏机理的研究提供一些启示 .     

铁电纳米颗粒相变中的尺寸效应

由铁电纳米颗粒和介电质基体组成的复合材料具有很多功能特性,这些特性可广泛用于新型电子和能量收集装置.然而,铁电颗粒的形状、尺寸和在介电质基体中的取向对这些功能的影响还没有被研究清楚.利用一种中尺度建模方法,模拟了具有极性、弹性和热自由度的铁电纳米复合材料的性质,以及这些性质对尺寸、形状和取向的依赖性.基于时间依赖的朗道...     

铁电材料P-E本构关系

铁电材料的极化机制包括：位移极化,转向极化．位移极化正比于外加电场;将电畴的固有电矩在极化方向按玻尔兹曼能量取加权平均得到转向极化．由此推出一个简单的解析表达式,表达了铁电材料极化强度P与外电场E的本构关系．将该解析表达式的结果与文献给出的电滞回线实验数据进行比较,2者符合得非常好．该解析表达式对磁滞回线的模拟效果也非常令人满意。     

铁电-铁弹材料的非线性本构关系及其有限元实施

分析了铁电-铁弹材料在极化过程中的滞回曲线, 根据以往的实验结果提出了一系列假设, 建立了电致屈服与应力屈服准则和等向强化模型, 提出了在屈服阶段增量形式的流动法则, 用唯象的方法提出了力-电耦合的非线性本构关系, 推导了适用于有限元计算的非线性本构关系的矩阵格式. 计算了矩形的铁电-铁弹材料试件在电场作用下从初始未极化状态至过极化状态, 然后在单轴压力作用下的去极化过程. 并与实验结果进行了比较.     

铁电单晶材料力电耦合性能模型

铁电材料是一类典型的非线性材料。作者借助晶体塑理论的方法,采用铁电畴结构的非完全连续反转模式,考虑畴壁移动的能量耦散与外力做功及内能变化的平衡关系,建立起单晶铁电材料的电畴反转模型,以期作为确立多晶铁电陶瓷本构关系的基础,计算结果表明该模型能较好地描述铁电单晶地非线性力电耦合行为。     

形状记忆合金的一种基于热力学定律的本构模型

在Tanaka本构理论、Liang-Rogers本构理论以及Brinson本构理论的基础上,应用热力学定律,结合差示扫描量热仪(DSC)的实验数据,经理论推导给出了一种描述形状记忆合金相变过程中应力、应变、温度以及马氏体体积分数相互耦合的唯像本构模型,并在形状记忆合金的几种典型的物理状态下和经典的理论模型进行了对比性研究.结果表明,所提出的基于热力学定律的本构模型和经典的Liang-Rogers理论保持了较好的一致性.     

混凝土双向受力下非线性弹性本构关系的分析方法

介绍了基于非线性弹性理论建立的不同本构模型的分析方法,给出并推导了模型中各变量的表达形式,以便描述混凝土在压缩范围内及破坏前的非线性变形,作为建立混凝土本构理论精确数学模型的基础.这些弹性模型必须与定义材料的破坏准则、定义压溃的断裂准则和"应变软化"混凝土在破坏后的应力转换结合起来.     

风积沙散体材料的本构关系

为建立无粘性材料风积沙的本构关系,引入风积沙颗粒接触法向密度分布函数和形状修正系数,得到二维条件下颗粒体的平均应力和微观接触力之间的关系,其中微观接触力与接触位移和刚度张量有关.根据颗粒接触的配位数,计算出风积沙体中颗粒总数,进而得到各向异性和各向同性条件下风积沙的本构关系及相应的体积模量和杨氏模量.     

20CrMo材料本构模型及其有限元模拟

基于Johnson-Cook材料热黏塑性本构模型,通过准静态压缩力学实验确定20CrMo材料的本构模型应变强化项系数;通过正交切削实验并运用Oxley-Welsh切削理论分析确定模型的应变速率和热软化效应系数,由此建立20CrMo材料的热-黏塑性本构模型.在此基础上,以剪切失效为切屑分离准则,仿真分析正交切削条件下的切削温度及切削力.对比仿真结果与切削实验测试结果可知:最大相对误差在20％以内,说明仿真分析较精确,也说明了建立的20CrMo本构模型有较高的准确性.     

采用神经网络材料本构模型的智能有限元及其算法

讨论了基于神经网络材料本构模型的智能有限元的计算方法及其存在的几个问题,编制了相应的智能有限元计算程序,并结合实例验证了该方法的有效性,为解决复杂岩土工程问题提供了新的思路和方法.     

铁电材料非线性力电耦合特性的模拟计算

铁电材料具有独特的内部结构 ,在外加力、电场的作用下 ,由于电畴的反转而表现出非线性滞回特性。基于单晶的本构行为 ,发展了针对铁电陶瓷性能的计算方法 ,计及了四方结构铁电多晶材料中晶粒与基体间相互的能量作用 ,考虑了 90°及 180°反转的不同能量限值 ,计算结果表明该模型能较好地描述铁电材料的非线性行为。     

铁电材料电畴结构的扫描电镜成象

本文介绍了铁电体电畴结构的扫描电子显微镜成像技术。根据畴反差较弱的特点,着重讨论了样品的处理技术及成像参数的选择技巧。实验结果表明:为了避免畴反差被破坏,必须使用较低的入射电子束能量,较大的入射角和快速帧扫描速度。应用这一技术,成功地在OPTON公司生产的DSM950扫描电镜上观察到了锆钛酸铅二元系压电陶瓷材料90°电畴和180°电畴结构花纹,并且当使用高能电子束轰击未镀导电膜的样品时,能观察到电畴的消失过程。     

高心墙堆石坝材料本构模型计算的适用性研究

为研究不同材料本构模型对高心墙堆石坝应力、变形计算的适用性,以RM 300 m级高心墙堆石坝堆石料的室内试验成果为基础,分别对邓肯E-B模型、沈珠江双屈服面模型及MPZG模型进行材料本构验证和坝体有限元分析。研究结果表明：3种模型均能较好地表现堆石料三轴路径下的应力响应,而邓肯EB模型在低围压下体积响应表现效果欠佳;3种模型计算的坝体应力、变形分布均符合一般规律,应力相近,但变形计算中邓肯E-B模型得到的沉降与顺河向位移均较大;在高心墙堆石坝建设初期,可采用邓肯E-B模型进行早期分析,后期宜采用沈珠江双屈服面模型、MPZG模型等进行决策评价。     

粘性各向异性材料本构方程的研究

根据弹性理论以及流体不可压缩的条件，分析了粘性复合材料的力学性能．得出粘性材料各向异性、正交各向异性、横观各向同性本构方程．通过细观力学研究，导出材料的粘性参数坊，η11，η12，η22,η23与基体流的粘性、纤维的面积比及纤维体积含量的函数关系．     

基于非线性本构模型的渡槽结构抗裂性能分析

裂缝的存在直接影响水工结构的使用性、耐久性和安全性。正确预测结构可能开裂位置、判定开裂风险对合理采取抗裂控制措施具有重要的指导作用。采用自主开发的混凝土非线性有限元分析软件建立渡槽混凝土结构计算模型,分析了采用非线性本构模型时结构位移场、应力场。分析结果表明:考虑混凝土的材料非线性特性分析结构的位移场、应力场与采用线性本构模型的计算结果规律一致;但非线性本构模型可以更为精确的进行混凝土结构抗裂性能分析,在一些抗裂要求较高的建筑中应提倡考虑混凝土的材料非线性。     

材料本构模型的唯一性

利用作者最新提出的材料本构模型智能识别的进化学习算法,结合实例分析,从一个新的角度对该问题进行了阐述,证明了刻意追求学习效果的不合理性·指出根据实验数据建立材料本构模型的正确方法应该是使获得的本构模型不仅对学习样本而且对类似条件下的应力分析都能获得很好的效果·并说明了进化学习算法是解决问题的一个好方法,为材料本构模型的研究提供了一个新的有力工具·     

齿轮减速箱本的结构力学分析

运用有限元三维实体元素与平板壳元素组合，建立了齿轮轮减速箱体的结构力学分析模型，并对铸名合金齿轮减速箱体进行了结构强度和刚度分析。     

非线性材料本构模型结构和参数的耦合进化识别

在引入进化思想的基础上,利用进化算法全局最优搜索特点,结合非线性力学分析方法,提出了材料非线性本构模型结构和参数的耦合进化识别算法,对复杂的非线性材料本构模型进行全局识别·复合材料非线性本构模型的识别结果表明了该方法的科学性,为非线性材料的研究提供了一条新途径