损伤材料的热塑性本构关系及对柱壳破裂问题的应用

从应变等价原理和线性温升软化近似出发，得到了有关的材料参数的表达式．通过本构关系的内变量理论导出了一个含损伤和温度软化效应的增量型塑性本构方程．然后将所得到的本构方程应用于内部爆轰加载下钢管的破裂问题中，并给出了相应的计算流程．进行了具体的数值计算并分析了有关规律．计算结果和实验结果符合得比较好     

引入内结构张量的非比例循环塑性本构模型

考虑非比例加载情况下金属材料塑性循环强化特性的本构描述,为反映由于非比例加载而引起材料的附加等向强化及异向强化效应,提出在Valanis的塑性内时响应方程中引入与加载路径几何性质有关的内结构张量,建立了新的非比例循环塑性本构模型.其中,材料强化程度采用沿路径法线方向的塑性应变分量描述.用所建模型对304不锈钢材料在一些典型非比例循环加载路径下的响应进行了理论预测,并与相关文献中的实验结果进行了比较,结果令人满意.     

次加载面理论及其在土体循环塑性模型中的应用

简要介绍了次加载面理论的基本思想、假设及其物理解释．开创性地把次加载面理论与广义塑性力学相结合，把常规的椭圆-抛物线双屈服面模型扩展为次加载面循环塑性模型，并通过多种应力路径下土体本构响应的模拟，表明次加载面循环塑性模型能较好地反映循环荷载作用下土体呈现出的非线性、滞回性与变形的积累性三方面的主要特征，初步验证了模型的有效性．     

应变空间表述的混凝土疲劳塑性/损伤双面本构模型

考虑到混凝土具有塑性和脆性相结合的复杂性质,运用损伤和塑性理论在应变空间分别建立了一个能描述混凝土应变和刚度变化的损伤面和塑性面,应用有效应力和弹塑性耦合的概念分析了混凝土的本构特征．计算结果表明,该模型能较好地描述混凝土在单轴及多轴单调加载和疲劳加载下的性质．     

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。     

压缩荷载作用下脆性岩石弹塑性损伤耦合本构模型研究

在压应力作用下,岩石的塑性变形和损伤演化是相互耦合的。在热动力学基本框架下,建立了一个用于描述在压缩荷载作用下脆性岩石非线性力学行为的弹塑性损伤耦合模型。模型采用基于Drucker-Prager线性屈服准则,并同时考虑损伤软化效应的函数作为加载函数。此外,为反映岩石在压应力作用下体积变形从压缩到膨胀的转化过程,引入非关联的塑性流动方程。基于已有的损伤理论,建立含有塑性剪切应变的损伤准则。通过联立屈服准则和损伤准则的一致性条件,建立塑性和损伤发展的耦合关系。运用建立的模型对不同围压下大岗山辉绿岩的常规三轴压缩试验进行模拟。模拟结果和试验数据具有较好的一致性,表明了模型的合理性和有效性。     

钢筋混凝土柱动态加载试验及数值模拟

为研究不同加载路径和加载速率下钢筋混凝土柱式构件的力学性能,对4组钢筋混凝土柱进行了不同加载路径下的慢速和快速加载试验,并基于OpenSees软件对试验结果进行了数值模拟.结果表明:快速加载下试件承载能力高于慢速加载,但试件延性降低;相较于单向加载,双向加载下试件刚度、强度退化加剧,试件卸载、再加载刚度均有不同程度降低,变形能力下降;双向加载时,十字形加载路径对试件力学性能影响较弱,菱形加载路径下试件延性降低幅度最大,强度、刚度退化最为迅速,试件力学性能受加载速率影响也最为显著;钢筋应变率随其所处位置距试件底部距离的增加逐渐降低,应变率最大值发生在塑性铰区域内;本文基于OpenSees中的集中塑性铰梁单元,采用Scott等改进后的Kent-Park混凝土本构模型和Mohle-Kunnath钢筋本构模型,并考虑材料的应变率效应建立的计算模型可有效模拟钢筋混凝土柱在不同加载速率下的主要动态力学性能.     

一种改进的复合材料损伤塑性耦合模型

复合材料的损伤和破坏行为是相当复杂的,为了描述在复杂载荷条件下的材料的力学行为,可采用损伤与裂纹面间由摩擦诱导的塑性相结合的研究方法。在现有的复合材料摩擦塑性与损伤的耦合模型的基础上,在平面应力条件下,考虑了剪切应变对损伤能释放率的影响,适当地修正了损伤演化方程,从而建立了一种改进的复合材料损伤与摩擦塑性耦合模型。通过算例讨论了复合材料层板在复杂载荷作用下的力学行为,计算结果不仅反映了材料在加卸载过程中的剪切滞回现象,又反映了材料在一个加卸载循环内损伤值增加的实际情况,并且计算结果对应的理论曲线与试验曲线符合得很好。这种改进的模型除了可以解决复合材料的复杂加载问题,还可推广到材料的疲劳损伤的研究中。     

循环荷载下岩石塑性应变演化模型

为了准确评估岩石工程在周期性荷载作用下的长期稳定性和安全性,对岩石的循环疲劳塑性应变理论进行了研究。将岩石在循环荷载下的疲劳损伤变量方程,引入累积塑性应变方程中,通过积分变换,推导出高周和低周疲劳循环条件下岩石轴向塑性应变的演化方程;将塑性应变发展理论模型与前人疲劳试验结果进行了比较。结果表明,该模型较好地反映了岩石的轴向塑性应变演化规律,可直接用于疲劳荷载作用下岩石工程作用机理数值分析中。     

钢筋混凝土柱地震损伤模型

针对现有的钢筋混凝土柱地震损伤模型存在计算结果发散、损伤指标与破坏现象不完全符合等问题,在已有地震损伤模型和钢筋混凝土柱试验的基础上,提出了一种较为精细的基于刚度退化和考虑加载路径影响的滞回耗能的双参数损伤模型。以PEER数据库中Kunnath完成的钢筋混凝土柱试验为研究对象,分别计算几种常见模型及本研究建议模型的损伤指标值,并与试验现象进行了对比分析。研究结果表明,基于刚度退化和考虑加载路径影响的滞回耗能的双参数损伤模型计算的损伤指数有较好的收敛性,能较准确地评估不同加载条件下柱的损伤状态,能够考虑加载路径的影响及合理评价小位移幅值加载时的低周疲劳损伤。     

矫直残留应力对矫直机能耗的影响

本文提出用弹性变形能与弹复变形能的差值来确定残留变形能的方法。分析结果表明:矫直过程中残留变形能可以定量计算,计算中残留变形耗能可以忽略不计,从而在理论上解决了残留变形能的计算问题,为矫直机的设计提供了科学依据。     

岩石高边坡岩体变形测量分析研究

对龙滩水电站左岸蠕变岩石滑坡体变形及其主要影响因子变化情况进行了测量,测量项目包括地下水位、深部岩体水平变形、岩体分层变形和坡面表面测点水平位移．对测量结果进行分析表明,蠕变体B区岩体主要变形发生在570m高程附近,并受地下水位影响明显;大坝蓄水时,对蠕变体稳定不利．     

平面多边形变形复制算法

提出了一种将已知变形序列的变形特征应用到新多边形上,从而得到新的变形序列的变形复制方法,得到的新的变形序列和已知变形序列保持相同的变形特征。试验结果表明,算法在复制变形特征的同时,还很好地保持了原有多边形的细节,其结果自然合理,实现了平面多边形变形的复制。     

铝合金导线拉拔成型几何模具的优化

铝合金导线拉拔成型塑性变形大,数学模型复杂,集几何非线性、边界非线性、材料非线性于一体。为提高拉拔质量,将基于刚塑性有限元法,对拉拔模具的入口半角α进行仿真优化。在保证拉拔过程中应力达到最小、拉拔道次和各截面缩减率一定的情况下,获得最优几何半角α。实例证明,成型后的铝合金导线性能良好。     

FCC金属滑移形变冷轧织构模拟

采用Taylor 模型和 Van Houtte 算法模拟了 FCC 金属冷轧织构。模拟中以{111}<110>滑移为微观形变机制,并采用等面积分割形式表示理想无规初始条件。模拟结果与铜和铝的实测冷轧织构符合良好。     

轧制织构的计算机模拟

分析了金属轧制变形的模拟过程,提出了新的形变模型(PC模型)。PC模型修正了多晶体内各晶粒变形时的切变边界条件,允许各种切变在变形过程中部分存在,从而使模拟更接近实际晶体变形过程。与多晶铝轧制织构的比较表明,PC模型能更好地表达轧制过程中面心立方金属各晶粒取向,在取向空间内的流动倾向及最终稳定位置。     

航空整体结构件加工变形的在线测量方法

整体结构件的变形测量是保证其质量的重要手段,但结构件的尺寸大,通常为薄壁结构,往往存在较为严重的变形问题,而传统的测量仪器和测量手段无法准确测量其变形。为了解决整体结构件的变形测量问题,本文提出了结构件的在线测量方法。将结构件划分为若干个区域,每个区域可视为薄板结构,推导出薄板在典型变形下的变形函数,进行仿真验证变形函数的准确性,从而得到整体结构件的变形函数和评价方法,提出整体结构件的在线测量方法。传统测量方法只能在加工后进行变形测量,本文提出的方法可以在工序间进行测量,提高结构件的质量。     

基于ANSYS的机械密封热力耦合变形计算及分析

针对机械密封在工作时摩擦生热以及受外载荷作用,导致密封端面变形,进而影响密封性能的问题,应用ANSYS软件,对机械密封动环端面温度场分布规律以及温度场引起的热变形、受力引起的力变形和热力耦合变形进行分析.研究结果表明:摩擦生热导致动环端面温度呈梯度分布,随着半径的增大温度从高到低;热变形使端面产生拉伸位移,随着半径的增大变形量减小;受力引起的变形与热变形趋势相反,在内径处产生最大压缩位移,外经处产生最大拉伸位移;热力耦合变形介于两者之间.因此,综合考虑热力耦合变形比单独考虑热、力变形对端面变形影响较小.     

TiC对原位自生钛基复合材料高温变形的影响

通过等温热压模拟试验研究了原位自生5% TiC(体积分数,下同)颗粒增强Ti-1100复合材料在1000~1150℃的热变形行为.在不同的温度区间内计算了原位自生5%TiC/Ti-1100复合材料的塑性变形激活能.结果发现,TiC颗粒对钛基材料的热变形行为有明显影响.复合材料的塑性变形激活能在不同的温度区间内变化.在1000℃,复合材料的表观塑性变形激活能为536 kJ/mol,显著高于纯钛合金的激活能;在1150℃,计算出的复合材料表观塑性变形激活能为245.2 kJ/mol,略大于纯钛合金的激活能.变形激活能的显著差别显示复合材料的变形机制发生了变化.在此温度区间内,TiC/Ti复合材料的变形机制受到TiC颗粒以及基体中α/β相比例的影响.     

金属超塑状态下正挤压变形力的工程计算

利用主应力法，结合金属超塑性力学方程，推出了金属超塑性正挤压变形力的计算式；对Ｔａｎｇ Ｓ提出的金属超塑性挤压模型进行了订正和改进，采用锌铝共析合金对理论计算公式进行了实验验证。