岩土材料屈服轨迹的弯曲及相关问题

基于岩土材料塑性体应变与剪应变之间的相互作用原理,讨论了岩土材料屈服轨迹的弯曲原理,并构建了本构场方程.在此基础上研究了塑性体应变和剪应变增量的方向性、非关联流动法则及应力路径相关性等问题.研究发现:由三轴实验获得的体积和剪切屈服轨迹都是弯曲的,证明了塑性体应变和剪应变之间的相互作用存在且是岩土材料变形特性产生的主要原因,塑性体应变和剪应变增量方向不再分别与p-q应力平面中P和q轴的方向始终重合;无须使用非关联流动法则.     

一个与Mises轨迹覆盖面积相等的线性屈服条件

在π平面上,取Mises屈服轨迹覆盖面积与其相交十二边形覆盖面积相等的方法确定十二边形6个顶点,顶点与内接点连线为新的屈服轨迹,建立该轨迹在HaighWestergaard应力空间上的直线方程,证明了此方程确定的屈服准则为Mises屈服准则的最大程度的线性逼近,其偏差应力矢量模长与Mises准则模长在π平面上平均误差为零;给出了十二边形内接点顶角为159 836°,圆外顶角为140 164°;以及单位体积塑性功率表达式·     

各向同性宏观强度理论研究

材料在复杂应力状态下的屈服准则和强度理论是研究固体力学和结构强度的一个重要基础。本文研究和总结了第四强度理论(包括作者于1962年提出的均方根剪应力解释和一种简化表达式);对作者于1961年提出的双剪应力屈服准则作了进一步的阐述;并根据实验资料引进剪应力系数,提出了材料在σ-τ复合应力状态下的统一强度表达式。     

由Tresca和双剪应力两轨迹间误差三角形中线确定的屈服方程

在π平面上,取Tresca屈服轨迹与双剪应力屈服轨迹之间误差三角形的几何中线确定新的屈服轨迹,建立了该轨迹在HaighWestergaard应力空间上的应力方程,称此方程为几何中线屈服方程或简称GM屈服准则·证明了单位塑性功率表达式及其对Mises圆的逼近精度·精度分析与算例表明该准则与Mises准则的最大误差不超过2 9%,平均误差仅为0 95%,比MY(平均屈服)准则的逼近精度提高1%,且它是线性的,其轨迹为与Mises屈服轨迹相交的等边非等角十二边形·该准则的单位体积塑性功率表达式也是线性的·     

复杂应变路径下Q&P980超高强钢的非弹性回复行为

板材成形过程中复杂加载路径的改变会影响其弹塑性流动行为。以超高强钢淬火—配分(quenchingpartitioning,QP)980钢为研究对象,在室温下沿着轧制方向的不同角度进行2步拉伸实验,得到不同应力状态下的应力—应变曲线,并根据单位体积塑性功相等原则,确定了板材不同等效塑性应变(0%、1%、4%、6%)下的实验屈服轨迹。结果表明:在应变路径变化上,初始流动应力显著降低,特别在45°和90°方向上,瞬时时段之后的流动应力存在持续的偏移,较大应变条件下各向异性比较明显。实验屈服轨迹呈外凸性,部分屈服轨迹不对称,随变形程度的增加,屈服轨迹向外扩大。通过对比简单加载和循环加载,分析其弹塑性行为,并建立各自的卸载弦数学模型,指出弹性模量随应变的增加而降低,降低到一定程度后趋于平缓。在相同塑性应变下,循环加载时弹性模量的变化值比简单加载时要大。     

累积变形影响下的半刚性节点古建木柱正截面压应力及承载力解析解

古建筑木结构在长期竖向荷载作用下会产生累积变形,针对累积变形古建筑木柱在竖向荷载作用下平面应力问题,运用弹性力学方法求解了应力与位移分量及屈服荷载解析解.结合半逆解求解方式和等效荷载法,将累积变形柱进行了等效简化,对于古建筑端部半刚性特性,运用位移和应力边界条件进行处理.研究结果表明:柱跨中侧向挠曲变形对截面压应力影响大,而端部侧移影响较小;半刚性节点的非线性对截面压应力影响显著.通过Ansys数值计算与理论公式进行了对比,讨论了累积变形对木柱屈服荷载的影响,解析解与数值解结果吻合良好.研究结果对长期竖向荷载作用下有累计残损变形的古建木柱力学状态评估有一定的借鉴意义.     

重塑土和原状土的应力状态和屈服准则

为寻求适用于结构性土应力状态的合适的表示方法,分析了土的结构性和对应应力状态之间的关系,认为,土的应力状态决定于其结构,结构性记忆了前期应力状态。在此基础上,研究了重塑土和原状土的应力状态和不同加载方式引起的应力状态改变,分析了总应力、附加应力在描述岩土力学性质方面的客观性和合理性以及不足。借用加载比和实质应力的概念,研究了简单条件和复杂条件下土中实质应力计算方法和特征,并建立了基于实质应力表示方法的结构性土的屈服条件。研究表明,与基于一般应力状态的屈服准则相比,基于实质应力的屈服准则能反映原状土的既有结构,因此更为合理。     

AZ91铸造镁合金屈服行为的实验研究

在室温下,通过压剪试件(SCS)法对AZ91铸造镁合金进行不同加载速率下(4.8、48、480 mm/min)的复合压剪实验,研究AZ91铸造镁合金复杂应力状态下的力学行为。结合单轴拉伸实验、单轴压缩实验和"帽型"试件剪切实验的结果,得到AZ91铸造镁合金的实验初始屈服面。通过实验,以及实验屈服面、Ellipse准则理论屈服面和极限应变能强度理论(LESET)屈服面的比较,可以发现:在研究的应变速率范围内(0.01~1 s-1),AZ91铸造镁合金弹性阶段具有明显的应变率负敏感性,初始屈服强度随着应变速率的增大而减小;Ellipse准则对AZ91镁合金屈服的判定优于LESET,可以比较准确地描述AZ91铸造镁合金在复合压剪应力状态下的屈服行为;由实验屈服面和Ellipse准则理论屈服面可以初步判断,正应力对AZ91铸造镁合金的屈服具有促进作用,而静水压力对其有抑制作用。     

钢管包钢纤维混凝土短柱轴心受压的弹塑性理论分析

运用弹塑性理论 ,对钢管包钢纤维混凝土短柱轴心受压的受力状态、屈服准则、应力与应变计算和力学特性等进行了理论分析。运用米塞斯屈服准则 ,并考虑到单向纵压屈服和单向环拉屈服的边界条件下 ,提出了钢管包钢纤维混凝土轴压短柱 ,在钢管纵压与环拉作用时的承载力计算公式     

碎石桩复合地基应力应变分析

在考虑桩 土相互作用的基础上 ,根据桩 土侧向变形协调及竖向变形相等的条件 ,应用弹性理论导出了线弹性状态下桩体及桩周土的应力 应变关系 ,得出了桩体材料屈服时桩 土应力比的计算式 ;利用摩尔 库仑屈服准则导出了桩周土处于极限平衡状态时 ,桩体和桩周土竖向变形的表达式以及碎石桩极限承载力计算式 ;讨论了桩 土应力比与置换率及桩周土变形模量的关系 .研究结果表明 :用碎石桩加固软土地基 ,加固效果较好 ;但用碎石桩来加固土的变形模量大于 8MPa的地基 ,加固效果不明显 .对于碎石桩加固的软土地基 ,应按控制沉降量设计法代替传统的控制承载力设计法进行设计计算 .     

高密度聚乙烯环境应力开裂机理的研究

应用ＦＴＩＲ，ＤＳＣ，ＤＭＡ技术，从高聚物具有结构多重性和形变不均一性出发，定性地探讨了ＨＤＰＥ的ＥＳＣ开裂机理。在应力作用下ＨＤＰＥ的形变不均一性所形成的微裂纹，就成为具有各自不同利害程度的自然内存缺陷，从而活性介质获得了渗透到ＨＤＰＥ内部的机会，使ＨＤＰＥ表面能下降，导致应力集中链的滑脱和解缠，当滑脱和解缠的分子链积累到某临界值时，便呈现了宏观脆性开裂。并根据ＨＤＰＥ的ＥＳＣ开裂机理，提出了改善ＨＤＰＥ的ＥＳＣＲ性能的途径。ＨＤＰＥ的ＥＳＣＲ性能的提高取决于对其影响因素的最佳利用。     

聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)的缺口敏感性实验研究

对聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)的缺口敏感性作了实验研究,考察了拉伸强度和屈服应力与切口深度和切口底部圆弧半径之间的关系以及ABS的缺口敏感度(NSR).实验结果显示,ABS的缺口敏感度(NSR)的平均值为0.938,接近于1.0,ABS基本上对缺口是不敏感的;其切口试件的切口深度和切口底部圆弧半径对材料的拉伸强度和屈服应力没有显著影响。     

一种求解圆弧裂纹问题的新方法

提出求解圆弧裂纹问题的新方法. 无限大平面弹性体的某一圆周上分布有若干条圆弧裂纹,不论无穷远处是否受力都可化成求解一个复势函数边值条件的线性关系问题. 利用这一方法,可以很简便地求得无穷远处受双轴拉伸时圆弧裂纹问题的精确解,进而求出应力强度因子和位移场,并可求出圆弧裂纹面上的位移.     

热塑性材料的缺口敏感性实验研究

实际的机器结构为了工作需要，其各部件之间总需要某种联接，从而必然会带有所谓的广义上的切口；而切口的引入会引起一系列力学效应。本文基于以PP为例的热塑性材料的带V型切口件试样的大量试验，探讨了其强度在切口深度和切口底部圆弧半径变化的情况下的表现，得到了关于该材料的一些缺口敏感性规律的结论。     

层合圆板轴对称自由振动问题的精确解

本文从三维弹性力学基本方程出发,抛弃任何有关位移模式和应力分布的假设,建立了横观各向同性层合圆板轴对称自由振动问题的状态方程。给出了本问题的精确解式。此解满足弹性力学全部方程,并计及了所有独立的弹性常数。无论层数多少,最后都归结为解二元一次联立代数方程。数值结果和Reissner理论、Mindlin理论以及有关文献作了对比,结果令人满意。     

关于土体各向异性弹塑性模型的讨论

用剑桥模型和关口太田模型对偏载作用下的地基变形进行了有限元数值模拟,并结合真三轴试验成果比较分析了这2种模型柔度矩阵的特点.结果表明,这2种模型均不能合理地反映复杂应力状态下的土体应力各向异性.建议通过复杂应力条件下不同应力路径的真三轴试验,建立合理的各向异性屈服准则,进而建立各向异性非线性弹塑性模型.     

含曲线裂纹的压电材料反平面应变问题

用复函数的Faber级数展开方法 ,通过求解Hilbert问题研究了含任意曲线裂纹的压电材料反平面应变问题 ,获得了问题的解析解和场强度因子。结果表明 ,当边界上仅受应力和电位移载荷作用时 ,应力场与电位移载荷无关 ,电位移场与应力载荷无关。算例中分别给出了圆弧裂纹的强度因子和椭圆弧裂纹问题的无量纲强度因子。     

基于能量耗散的应力引起的土体各向异性模型

从热力学定律出发,介绍了土体受力变形过程中能量耗散函数的合理表达形式,据此导出耗散应力空间中的屈服函数及流动法则.分析迁移应力,确定了真实应力空间中的屈服函数,并采用旋转硬化规律考虑应力引起的土体各向异性.这种模型以自由能函数和耗散函数为基础进行整体构造,自动满足热力学第二定律,不需要引入其他假定.提出了利用弹塑性本构模型计算三轴试验曲线的方法.采用遗传优化算法拟合了某土料三轴排水剪切试验结果,确定了模型参数.用得到的模型参数计算绘出其他固结应力下三轴排水剪切曲线,并与实测曲线比较,验证了模型的有效性.