深潜器耐压壳极限强度的模量算法

通过引入承压球壳变形的对称性假设,将承受均匀外压球壳的理论表达简化为筒形板及弹性基础梁的数学模型.引入参数,将切线模量理论等多种模量理论统一表达,在材料应力应变曲线的基础上,得到模量因子曲线和相应的解析表达式.以切线模量理论和双模量理论为例,将2种模量理论应用于钛合金球壳的承载力计算,并将计算值与实验结果进行比较,得出模量理论在耐压壳极限强度计算问题上的有效性和适用范围,为深潜器的初步设计提供参考.     

加筋板塑性屈曲的解析模量算法

为了充分发挥材料的强度潜力,对加筋板塑性屈曲应力进行计算研究.在分析材料应力应变关系的基础上,得到不同的切线模量、双模量和折算模量值.基于上述三种模量值,通过引入参数,建立对应的模量因子曲线,并推导出显化的解析数学模型和计算方法.将该方法应用到计算典型加筋板结构的极限强度,并将计算结果与有限元方法、Paik经验公式进行比较,发现基于模量理论的解析算法误差较小,且比Paik经验公式更为可靠.算例表明:解析模量算法使用方便,计算准确,可以在工程设计中推广应用.     

承压结构破坏载荷的预测

根据承压结构载荷～应变关系曲线的特点 ,按照比例极限定律的建模方法 ,得到了承压结构载荷～应变关系预测模型 .这一模型与灰色系统理论中的GM模型有相同的数学形式 ,只是常系数的确定方法不同 .利用所建模型和灰关联度的概念 ,建立了根据部分载荷应变数据预测承压结构破坏载荷的新方法 ,并通过对铝合金球壳模型在静水外压作用下的破坏试验 ,考证了该预测法的精度情况     

不同模量理论广义弹性定律的深入研究

传统不同模量理论中基于主应力方向建立的本构方程,仅能表述主应力方向的应力应变关系,并未体现出其他方向的应力应变特性,不能有效表征拉压不同模量问题的力学本质.基于此,在主应力方向的本构方程基础上,利用应力及应变的转轴公式,推导了基于不同直角坐标系下的拉压不同模量本构方程的具体形式,也即广义弹性定律.经理论验证,此广义弹性定律揭示了拉压不同模量问题既是非线性问题也体现出各向异性的力学性质;并且在拉压模量相等时可以回退到经典弹性理论本构方程,而基于主应力方向建立的本构方程是广义弹性定律中的特例.针对不同模量理论中不甚明晰的剪切模量和泊松比-弹性模量比值的假设,应用所得到的广义弹性定律对纯剪应力状态进行了力学分析,分析表明:在基于最大或最小剪应力方向的直角坐标系下,剪应力与剪应变成线性关系,剪切模量保持不变;并结合微元体纯剪变形的几何关系,证明了假设即拉泊松比与拉模量之比等于压泊松比与压模量之比在纯剪受力状态下是自然满足的.     

结构性黄土的修正Duncan-Chang模型

为了实现原状湿陷性黄土结构性与其本构模型研究的统一,解决软化型应力-应变曲线的切线刚度矩阵正定性问题,通过研究原状结构性黄土在不同含水率和固结围压条件下由增湿、固结作用和剪切变形引起的结构性损伤规律,建立可以反映结构性变化的修正非线性Duncan-Chang模型.该模型考虑了增湿和加荷对土体结构的损伤破坏,把含水率作为一个重要的变量,用一族具有相同初始切线模量和不同极限强度的双曲线来求取当前应变状态处的切线模量,能够统一描述结构性黄土的应变软化和硬化型应力-应变关系曲线,形成解决原状湿陷性黄土增湿和应力耦合条件下变形及强度计算问题的新方法.     

ETFE薄膜单轴和双轴拉伸试验与分析

采用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)薄膜哑铃形试件,进行单轴拉伸试验,得到了工程中常用的ETFE薄膜的力学参数(屈服强度、屈服应变、切线模量和割线模量);在考虑ETFE薄膜粘弹塑性效应特征的前提下,应用应变能等效的方法计算ETFE薄膜等效弹性模量,结果表明计算得到的等效弹性模量介于切线模量和割线弹性模量之间.研制了一种专用于ETFE薄膜双轴拉伸试验的装置,并进行了系列试验;基于正交异性薄膜理论推导出薄膜双向解耦的独立弹性常数计算列式.根据ETFE薄膜双轴拉伸应力-应变曲线,求得厚度为250μm的ETFE薄膜在双边应力比为1:1的工况下的耦合模量为1163 MPa;由正交异性理论计算得该薄膜的解耦模量为814.2 MPa,与单轴拉伸试验得到的等效弹性模量相近.     

拉压不同模量弹性问题

拉压不同模量弹性体具有材料非线性特征, 不同模量本构关系受到材料本身及结构各点的应力、应变状态等因素的综合影响. 总结了近年来对不同模量本构关系的研究工作, 阐述了多种形式的不同模量弹性问题有限元求解方法的改进, 简述了拉压不同模量问题解析法取得的研究成果, 并介绍了不同模量理论中尚待解决的问题.     

基于扰动状态理论的大理岩三轴受压响应描述

应用扰动状态理论准确拟合大理岩常规三轴受压实验全过程应力应变关系曲线.实验在RMT150B岩石力学实验系统下完成,得到明显的软化段曲线.在弹性模量和扰动因子材料参数的表达式中显含围压,可以模拟材料在不同埋深情况下的响应.扰动因子的取值与本构模型无关.从压密点开始描述应力应变关系,压密点提供理论曲线的初始值.扰动状态理论的平均化思想允许把软化问题作为硬化问题处理,得到连续的包括软化段的全过程曲线,且保持在应力空间中解决应力应变关系描述问题.理论曲线与实验曲线对比体现了扰动状态理论对岩石应力应变关系的有效拟合.     

“南水”双屈服面模型的两点修正

基于堆石料大型三轴试验数据,分析研究了其切线模量和切线体积比与应力状态的关系,建立了切线模量和体积比与应力比之间的函数关系式,并将其引入"南水"双屈服面弹塑性模型中.运用修正模型对不同应力路径下堆石料的大型三轴压缩试验结果进行了模拟,结果表明,修正模型在未增加参数的情况下较好克服了原模型在描述堆石料应力-应变关系,特别是剪胀(缩)特性方面的不足,可更好地模拟堆石料的强度和变形特性.     

1215钢动态应力-应变行为

系统研究了1215钢的热变形行为,分析了应变、应变速度和温度对钢的流变应力的影响规律.通过热模拟实验,研究分析了不同的应变速率和应变温度条件下1215钢的应力-应变曲线.以实验数据为基础,以Johnson-Cook本构模型为依据,讨论了拟合分析Johnson-Cook方程参数的方法.通过实验数据的拟合分析,得到了表达1215钢流变应力随应变、应变速度和形变温度的数学方程,为研究1215钢的动态应力-应变行为提供了基础.研究工作表明,理论计算与实验数据得到了较好的吻合.