晶体材料力学性能的热力学微观机理及本构方程的研究Ⅱ.塑性部分

提出晶体材料塑性行为的热力学微观机量,并对金属单晶材料的塑性行为及本构关系进行了研究,得到的一些重要定量关系不仅能解释和统一现有理论,而且与各种实际现象相符合。     

Chaboche率相关本构模型的数值积分算法

为验证Chaboche率相关本构模型对循环塑性行为的描述能力,研究了有限元计算中本构关系的数值积分过程和Newton-Baphson迭代算法.编写了ABAQUS材料用户子程序UMAT,在此基础上对316不锈钢材料在600℃下的循环特性进行了有限元数值模拟.结果表明:该模型对材料率相关性、对称拉压循环特性及棘轮效应的描述...     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘塑性本构关系

根据实验结果讨论了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘塑性本构关系,应用粘塑性势理论导出其过应力理论的粘塑性本构方程,其本构关系中的材料参数是应变率的函数。     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘塑性本构关系

根据实验结果讨论了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘塑性本构关系,应用粘塑性势理论导出其过应力理论的粘塑性本构方程,其本构关系中的材料参数是应变率的函数.     

多层框架结构非弹性地震反应的一种算法

用非线性的粘——弹——理想塑性的本构关系来模拟金属结构材料的动力行为,导出了剪切型框架结构平扭耦联非弹性地震反应分析的有限元公式。用广义应力表达了框架柱的塑性屈服条件。计算过程中取消了在通常的弹塑性动力分析中,每一步长内都要确定每个单元是处在弹性状态,还是塑性状态,以及判别是加载还是卸载过程的要求。导出柱单元本构关系时计入了“P-△”效应的影响。用隐式的二阶Runge-Kutto法和Newton-Raphson迭代法相结合来积分非线性的运动方程。     

幂硬化对疲劳弹塑性弯曲裂纹塑性区的影响

利用二阶摄动方法计算硬化材料弹塑性弯曲裂纹尖端的塑性区尺寸的最大值和和变化幅值.作图分析弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值、变化幅值与材料硬化指数之间的变化关系.在幂硬化材料中,弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值和变化幅值随材料硬化指数n的增大而减少,当n等速均匀增加时,弹塑性弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值和变化幅值加速减少,减少的幅度越来越大.当材料的硬化指数相同时,弯曲裂纹尖端塑性区尺寸最大值和变化幅值随疲劳载荷的不断减小而逐渐减小.     

聚对苯二甲酸丁二醇酯的粘塑性本构关系

根据实验结果讨论了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的粘塑性本构关系，应用粘塑性势理论导出其过应力理论的粘塑性本构方程，其本构关系中的材料参数是应变率的函数。     

地质材料弹塑性本构关系的塑性势理论

介绍塑性势理论的由来、发展和现状。地质材料全过程应力?应变曲线在峰值前后具有不同的稳定状态, 因此其弹塑性本构关系必须在应变空间中表述。给出基于塑性势理论在应变空间和应力空间中的地质材料本构关系, 并讨论弹塑性耦合理论。当前在有限元位移法分析中, 常用的塑性势理论本构关系式是应变空间表述的实用形式。弹塑性耦合理论较为严密和完善, 但地质材料刚度劣化参数还需更多的实验数据支持。     

单向拉伸及循环载荷下材料的屈服及塑变传播

本文采用光弹贴片法研究材料在静拉伸及疲劳负荷下的屈服过程。试验表明:金属材料不管它是否具有明显的屈服点,在拉伸过程中,首先在应力集中处发生局部的宏观屈服,然后塑性应变区沿试样标距扩展,其塑变过程是相同的。不同材料具有不同的塑性传播特性。黄铜的塑性传播速度很快,16Mn双相态则很慢。多数材料只从少数应力集中区开始屈服;而球铁则有很多屈服策源地。材料在静屈服点以下循环加载时,亦经受着类似的塑性传播过程。但其传播特点还要受到材料在疲劳过程中硬化、软化行为的影响,应变在试样标距范围内分布是不均匀的。所以通常测得的疲劳硬化、软化曲线只反映了试样标距范围内的宏观平均值,并不能真实反映材料的硬化、软化行为。     

拉压性能不同材料全量型本构关系及环板的应力分析

将经典全量理论作了推广，考虑了应力状态对拉压性能不同材料塑性行为的影响，并用其计算了环板的应力分布，结果表明，应力状态塑性体积变形对环板的环向应力影响较大，因此，不能将拉压性能不同材料简化成体积不可压缩的理想材料。     

晶体材料力学性能的热力学微观机理及本构方程的研究I.弹性部分

提出晶体材料力学性能的热力学微观机理 ,推导并得到有关晶体材料力学性能的一些重要关系式。对金属单晶材料的弹性性能及本构关系进行了研究 ,得到的结果和数据与实际现象和试验结果相一致。     

面心立方金属的基于位错密度的循环本构模型

在晶体塑性理论框架下,建立适用于面心立方金属多晶材料的基于位错密度的循环本构模型.在各向同性硬化律中总位错密度被离散为螺位错和刃位错两部分,考虑了位错增殖、湮灭和相互作用的演化机制,同时采用了修正的非线性随动硬化律,建立单晶的循环本构模型,通过显式尺度过渡准则,把该模型拓展到多晶尺度.应用该模型模拟了典型面心立方结构材料多晶铜的棘轮行为.数值模拟结果表明,该模型不仅可以从多晶尺度模拟材料的棘轮行为和循环硬化特征,还可以从单晶尺度预测不同晶向和不同应力水平下的棘轮行为.     

镁合金塑性-蠕变交互作用的损伤本构模型

基于简单机械模型并合理地定义广义时间标度,得到了描述塑性-蠕变交互作用的统一型本构方程．在此基础上,采用Gurson模型考虑了镁合金在铸造过程中及由二相粒子脱落等所造成的孔洞型损伤,建立了基于含球形孔洞的有限体积球体的损伤模型,由此建立了混合强化材料的损伤演化．利用所建立的描述损伤本构模型和损伤演化,分析了镁合金在循环栽荷作用下的响应特性,取得了与实验相吻合的结果．     

镁合金循环塑性变形行为的实验和本构关系研究综述

Fatigue analysis has always been a concern in the design and assessment of Mg alloy structure components subjected to cyclic loading, and research on the cyclic plasticity is fundamental to investigate the corresponding fatigue failure. Thus, this work reviews the progress in the cyclic plasticity of Mg alloys. First, the existing macroscopic and microscopic experimental results of Mg alloys are summarized. Then, corresponding macroscopic phenomenological constitutive models and crystal plasticity-based models are reviewed. Finally, some conclusions and recommended topics on the cyclic plasticity of Mg alloys are provided to boost the further development and application of Mg alloys.     

Review on cyclic plasticity of magnesium alloys: Experiments and constitutive models

Fatigue analysis has always been a concern in the design and assessment of Mg alloy structure components subjected to cyclic loading, and research on the cyclic plasticity is fundamental to investigate the corresponding fatigue failure.Thus, this work reviews the progress in the cyclic plasticity of Mg alloys.First, the existing macroscopic and microscopic experimental results of Mg alloys are summarized.Then,corresponding macroscopic phenomenological constitutive models and crystal plasticity-based models are reviewed.Finally, some conclusions and recommended topics on the cyclic plasticity of Mg alloys are provided to boost the further development and application of Mg alloys.     

超导粉末BSCCO单晶体本构行为

超导粉末B i2S r2C an-1CunO2n 1(BSCCO)的高致密度和强c-轴织构是形成B i-2223/A g高温超导带材较高临界电流密度的关键,传统的塑性理论很难模拟与预测晶体材料BSCCO的各向异性力学行为以及变形过程中的织构演化。采用率相关的晶体塑性理论,针对BSCCO低对称晶体结构的特点,通过在主方向上加运动约束,建立其弹塑性本构模型及数值积分过程,并利用ABAQU S/UM AT子程序进行二次开发,完整构建了基于晶体塑性理论的有限元数值分析平台。利用该平台,分析了双滑移系启动的典型变形模式。模拟结果表明,拉伸变形有助于BSCCO晶体内微裂纹的形成和扩展,而压缩变形则会抑制微裂纹的形成和扩展。     

细片层状微结构珠光体材料损伤本构关系

基于非经典塑性理论和连续介质损伤力学,在已有的具有细片层状微观结构珠光体团的弹塑性本构方程的基础上,采用Gurson模型考虑铁素体相的孔洞型损伤,建立了基于有限大椭球体中含椭球形孔洞的细观损伤模型,得出了混合强化材料的损伤演化率,将其嵌入铁素体相的本构描述,得到了珠光体团的损伤本构模型.进而采用Hill自洽方法,得到了珠光体材料的宏观损伤本构描述,发展了相应的数值方法与程序.对典型珠光体双相材料BS11在复杂加载史下的响应特性进行了分析,并对BS11在典型轮轨接触摩擦应力状态下的响应特性与损伤进行了分析.文中工作对于揭示珠光体材料损伤宏观响应特性的微结构机理,以及发展此类复相材料的损伤本构理论具有重要的意义,并具有重要的工程应用背景.     

Mechanical characterization and strain-rate sensitivity measurement of Ti- 7333 alloy based on nanoindentation and crystal plasticity modeling

The relationship between crystal orientations and meso-mechanical properties of β phase Ti-7333 titanium was investigated through the combination of nanoindentation experiments and simulation. The crystal plasticity finite element(CPFE) model for nanoindentation of single body-centered cubic crystal was established based on the experimental data. And the crystal plasticity constitutive law was implemented to simulate the nanoindentation process, obtaining satisfied results with an acceptable error. From the simulated pileup morphology patterns with different crystal orientations, it was found that the β phase experienced a symmetrical and orientation-related deformation process. Meanwhile, the strain-rate sensitivity(SRS) of β phase was investigated through nanoindentation tests based on continuous stiffness measurement(CSM) under different strain rates,varying between 0.2, 0.05 and 0.01 s~(-1). Two grains with different orientations exhibited similar SRS exponents,m, calculated from the experimental results.     

细片层珠光体团的塑性响应特性

细片层珠光体团是由铁素体片和渗碳体片交替叠合而成的复相材料。在小片层间距和各相材料均为弹塑性的假设下,采用有限元方法分析了垂直于片层方向上的材料响应特性及层厚的影响,并用非经典塑性理论推导了珠光体团的弹塑性本构方程。对不同加载方向上珠光体团的响应特性和循环蠕变特性进行了分析。可作为进一步研究珠光体材料的宏观响应特性、损伤和失效的基础     

新型紫外倍频材料LAP晶体生长特征的研究

本文研究了LAP晶体的结晶形态和生长特征,从微观基元和晶体结构上分析了LAP晶体的生长机制。讨论了影响LAP晶体生长的主要因素和条件。