有限变形条件下多晶体弹-塑性有限单元法

根据由考虑面心立方晶体滑移特性而建立的矩阵形式的晶体弹塑性本构方程,以及滑移的泛函式,推导出了大变形条件下的晶体弹－塑性有限单元法的计算公式,并绘制了程序框图。对双晶铝试样采用八结点六面体等参单元进行了有限元计算,结果证明该方法是可行的。     

拉伸试样克氏应力与拉氏应变的计算

本文给出了简单拉伸情况克希霍夫应力及拉格朗日应变的计算方法，并给出了一组实验数据及计算数据。     

恒温下结构钢的应力-应变关系

为确定合理的高温中钢材应力-应变关系模型,在已有恒温加载试验研究的基础上,通过对高温中弹性模量、屈服强度、极限强度、硬化应变和极限应变等实测数据的拟合分析,提出高温中钢材的应力-应变关系模型.与ASCE和EC3中钢材的应力-应变关系模型相比,该模型的计算曲线与实测曲线吻合度更好.     

平面应变弹塑性问题中面外应力与面内应力的关系

在解线性强化平面应变弹塑性问题时,往往不考虑弹性效应的影响而假定面外应力σ3=0.5(σ1+σ2).为了得到考虑弹性效应影响时的面外应力和面内应力的关系,引入了反映弹塑性变形比例的参数vep,导出了面外应力和面内应力之间的关系式.该关系式表明:面外应力可由面内应力惟一地确定,而且它们之间呈近似线性的分布关系.     

锈蚀钢筋应力-应变关系研究

从三种途径获取共267根锈蚀钢筋试件，其中，156根试验室外加电流锈蚀钢筋试件，35根大气环境自然裸露锈蚀钢筋试件，76根实际工程老构件中锈蚀钢筋试件．通过拉伸试验，研究了锈蚀钢筋力学性能变化规律，指出随着锈蚀的发展，钢筋屈服强度、极限强度、极限应变均发生退化，屈服平台缩短直至消失．同时，收集国内外已有锈蚀钢筋力学性能试验数据，建立了相应的数据库，经过统计、分析、比较后，得出了锈蚀钢筋弹性模量、屈服强度、极限强度、极限应变等力学性能特征值的回归公式和屈服平台消失时的临界截面锈蚀率．最后建立了不同环境条件下锈蚀钢筋的应力-应变关系数学模型．     

数字图像相关的不锈钢真实应力应变关系测量

工程上广泛应用的名义应力应变曲线,在材料发生大变形时,由于应力和应变不再沿着试件均匀分布,因而不能真实反映材料在塑性阶段的本构关系。在不锈钢标准板的拉伸试验中连续采集试件散斑表面的数字图像,采用数字图像相关技术对序列数字图像进行相关运算以获得其每个变形状态下的变形场,得到了整个拉伸过程中试件的变形形态。以光学虚拟引伸计的方法分别测量横向和竖向的实时应变数据,结合体积不变理论计算得到真实应力应变曲线。采用Johnson-Cook材料模型对真实应力应变曲线进行拟合,得到了塑性本构关系;最后根据以上实验结果和真实应力应变曲线获取了材料的力学特性参数。实验结果表明了基于数字图像相关方法对不锈钢真实应力应变关系测量的有效性和可靠性,对实验结果的真实应力应变曲线后处理,获得不锈钢材料的弹性模量为169 GPa,屈服强度为236.8 MPa,并获得了Johnson-Cook简化模型的所有三个参数A、B和n的数值。     

大变形条件下材料本构关系研究

推导了轴向均匀大变形等截面杆的Lagrangian-Green应变张量和Eulerian应变张量以及分别与它们能量共轭的第二类Piola-Kirchhoff应力张量和Cauchy应力张量的表达式,给出了这2对能量共轭的应力应变张量的本构关系式。计算结果表明:当工程应变较小时,可以直接用常值弹性模量代替真实弹性模量进行计算;当工程应变较大时,必须对常值弹性模量进行修正。     

从有限变形看小变形线应变计算式的近似性

文章利用变形几何关系,进行变形体内线应变的另一种推导,给出了用小变形下线应变计算公式的计算误差,进一步介绍了大变形下线段变形的长度计算。     

关于弹塑性应力应变集中关系的探讨

本文分析了Neuber关系的推导过程,描出Neuber关系,即使对Ⅲ型加载问题也不是解析解。本文根据弹塑性断裂力学理论,对幂强化材料,导出了Ⅲ型加载裂纹问题弹塑性应力应变集中关系。同时分折了Ⅰ型缺口弹塑性应力应变集中关系。     

超低温下钢筋单轴受拉时的应力-应变关系

按照《金属材料低温拉伸试验方法》(GB/T13239—2006)的要求制作拉伸试件,对3种钢筋(热轧带肋钢筋HRB335、HRB400和热轧细晶粒钢筋HRBF400)共84根试件在-180℃~-80℃温度下的力学性能进行单轴受拉试验,研究低温下钢筋力学性能的变化规律.结果表明,随着温度的降低,钢筋的应力-应变曲线形状及极限应变基本不改变,但屈服平台长度、屈服强度、极限强度、强化应变增加.根据试验结果,给出了低温下钢筋屈服强度、极限强度、强化应变等力学特征值随温度的变化规律,进而可建立超低温下钢筋的应力-应变关系.     

实心试件大变形扭转试验的有限元模拟

对类似于Lindholm型扭转试件外部几何尺寸的实心扭转试件的大变形扭转试验过程进行了有限元模拟,并对通常的根据扭转角-扭矩曲线确定材料的剪应变-剪应力曲线的方法进行了误差分析。分析表明,由于存在因截面的突然变化所引入的端部效应,试件标距部分外表面的单位长度扭角不再保持不变,靠近标距端部的横截面上的半径不再保持为直线。作为比较,对均匀实心试件的大变形扭转响应特性亦进行了分析。此外,还分别对试件在夹持端轴向自由和轴向固定时的轴向应力和应变进行了分析,结果表明对于确定材料的剪应变-剪应力曲线或等效应力-应变关系,轴向效应的影响可以忽略不计。     

一种橡胶材料的大变形分析

对于橡胶材料,高玉臣在1990年和1997年分别提出两个本构关系,一个是将应力偏量与静水应力分离,另一个是将拉应力与压应力分离.本文提出了一种简单的橡胶材料本构关系,通过对立方体单元的典型大变形分析,揭示了这类材料的大变形特征并得出了对材料常数的限制条件.     

弹性薄板大变形弯曲运动理论

本文从有限变形的观点出发,采用矩展开方法,综合考虑了弹性薄板有限变形及厚度的影响,导出了薄板大变形弯曲运动理论。由此经过不同的低阶近似,可以得到适用于小变形或忽略厚度效应的各种低阶近似薄板弯曲运动理论。     

微结构分布对复合材料弹塑性性能的影响

目的 分析夹杂分布和取向对复合材料塑性性能的影响。方法 用ＰＣＷ（ＰｏｎｔｅＣａｓｔｅｎｅｄａ和Ｗｉｌｌｉｓ）的弹性细观力学模型及应力二阶矩割线模量法,给出分析复合材料微结构分布及取向对其塑性性能影响的一种模型。结果 对所研究的Ｓｉｃ／Ａｌ复合材料系统,计算结果表明颗粒分布对材料的塑性性能影响不大。本证明了Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ模型在分析夹杂具有取向分布时,它相当于ＰＣＷ方法中刻划夹杂分布的椭球     

圆形巷道围岩弹性变形区应力分布模拟实验研究

通过相似模拟实验,探讨了圆形巷道围岩在弹性变形阶段应力分布规律,得出巷道围岩周边应力函数表达式,分析了侧应力系数对围岩应力分布的影响。     

轴对称平面应力大塑性变形问题的解析解

轴对称平面应力的大塑性变形问题是一个复杂的非线性问题；既是物理非线性，又是几何非线性．本文从塑性力学的基本方程出发，采用增量理论导出了该问题的速度方程──一个二阶非线性偏微分方程．通过变量代换进一步给出了该非线性偏微分方程的解析解．并根据具体的边界条件对变形区内应力、应变的分布以及变形高度及其随变形程度变化的规律进行了分析．在小变形条件下，增量理论与全量理论的结果完全一致．本文的结果为分析环形薄板复合成形规律和成形高度提供了理论基础     

纯余能原理在杆系大变形中的应用

将高玉臣提出的弹性大变形的纯余能原理(即只含有未知的内力分量)用于杆件系统的内力计算.在杆系变形后的位置建立平衡方程,根据节点的平衡条件,将杆系中的某几个未知力用其余未知力表示,此时应用余能原理无需考虑各杆在相邻边界上的力平衡条件,将有条件驻值转化为无条件驻值问题.在算例中假设各杆变形量与内力呈线性关系,即只考虑几何大变形,将算例所得结果与理论值对比可知二者非常接近,故将纯余能原理用于杆系大变形的计算是切实可行的.