基于逆向拟合法的H13钢J-C本构修正模型

为了简化材料J-C本构模型的建立过程,提出一种基于自定义函数确定本构模型参数的逆向拟合法;通过准静态拉伸实验和霍普金森压杆实验获得H13钢在应变率为1～15 000 s-1,温度为298～1 073 K条件下的真应力-真应变曲线;在总结不同的H13钢J-C本构模型并确定各材料参数范围的基础上,利用J-C本构函数对真应力-真应变曲线进行自定义函数逆向拟合,从而获得H13钢J-C本构模型在不同条件下的材料参数,并进一步建立材料参数关于温度和应变率的关系函数,确定H13钢在大应变率和高温条件下的J-C本构模型。研究结果表明:本文建立的修正型J-C本构模型能够真实地反映H13钢的流变行为。     

玻璃态高聚物的损伤和断裂非平衡统计理论（2）玻璃态高聚物细观损伤统计本构方程

从银纹瞬时成核和以指数形式衰减两种成核模型出发，根据前文给出的微裂纹尺寸统计分布函数及其矩生成函数，基于一阶平均损伤函数的唯象定义，得到了在两种成核机理下的细观统计损伤本构方程和损伤速率的解析表达式．对于各向同性材料，考虑到泊松比随应变而变化，又给出了以应变及应变速率表示的细观损伤统计本构方程．从而把应力、应变、应变速率、温度、时间及材料参数有机地结合起来，为玻璃态高聚物各种力学性能的理论与实验的对比提供了可能．     

玻璃态高聚物的损伤和断裂非平衡统计理论：（2）玻…

从银纹瞬时成核和以指数形式衰减两种成核模型出发，根据前文给出的微裂纹尺寸统计分布函数及其矩生成函数，基于一阶平均损伤函数的唯象定义，得到了在两种成核机理下的细观统计损伤本构方程的损伤速率的角析表达式。对于各向同性材料，考虑到泊松比随应变而变化，又给出了以应变及应变速率表示的细观损伤统计本构方程。从而把应力，应变，应变速率、温度、时间及材料参数有机地结合起来，为玻璃态高聚物各种力学性能的理论与实验的     

粘弹性模型的参数换算研究

通过对常见的粘弹性材料模型的本构方程分析,将其变换为以应变量和应变率为自变量来表示的应力函数型本构关系;同时分析了不同本构方程间材料特性参数换算的问题,并提出了根据最小偏差平方和进行参数换算的方法和步骤;最后给出了计算实例,实现了给定材料在不同模型和不同受力条件下的材料的特性参数换算,并分析了由于换算带来的计算误差.     

沥青混合料热粘弹性本构模型的实验研究

针对不同的温度条件下沥青混合料的应力松弛特征开展了试验研究,并应用热流变简单材料的时温等效原理对实验结果进行了分析和参数拟合．在此基础上,提出了一种描述变温条件下沥青混合料温度应力松弛特性的热粘弹性本构模型,并通过对TSRST沥青混合料温度收缩应力试验的模拟,对该模型的合理性进行了验证．     

环氧基形状记忆聚合物超弹-黏弹性本构及大应变率相关性

为探讨环氧基形状记忆聚合物(ESMP)在大应变状态下由材料超弹-黏弹性引起的应力软化-刚化效应及率相关特性,针对玻璃化转变温度(T_g)附近ESMP在发生大变形时表现出的应力软化和刚化效应进行力学本构方程及其试验研究.利用2阶多项式的超弹性本构方程替换广义Maxwell模型中的线弹性胡克定律以考虑大应变条件下材料的刚化效应,构造出超弹-黏弹性本构方程,并在真应变速率恒定的条件下推导出具有解析表达式、便于工程应用的材料参数测定公式;采用分段线性位移曲线逼近指数变化位移曲线,在温度高于T_g点的橡胶态及低于T_g点7℃的状态下,分组进行不同应变率的ESMP单轴拉伸试验;利用试验数据拟合得到推导本构方程的材料参数,并对其相应的拉伸试验进行数值模拟,试验结果与模拟结果较为吻合.结果表明:ESMP具备明显的率相关特性;随着应变速率的增大,ESMP的软化效应及刚化效应有所增强;应变速率大的切线模量总是大于应变速率小的切线模量.     

复合材料层板动态力学性能和本构关系研究

在不同温度环境下 ,利用MTS材料试验机 ,在中等应变速率 ( 1 /s)下 ,对玻璃布———环氧层板的动态力学性能进行了实验研究 ,给出一种较为可靠的复合材料拉伸试样设计方法 ,获得了杨氏模量、拉伸强度和泊松比等力学参数。实验结果表明 ,玻璃布———环氧层板具有明显的应变率相关和温度效应。采用Johnson提出的温度、应变率相关的本构模型 ,根据实验数据拟合了玻璃布———环氧层板材料的本构关系 ,分析表明该本构关系可以很好地描述材料的应变率和温度效应。     

非均匀分布孔洞材料的梯度本构关系

提出了一种对非均匀分布孔洞材料的分层等效方法,宏观上可等效为材料参数随厚度变化的梯度材料．利用有限元方法建立代表单元体(RVU)的三维多层模型,并施加必要的边界条件,计算出各层的平均应力应变,将上述值代入多孔橡胶的本构方程(该方程由所选多孔橡胶的应变能函数推导),即可计算出描述等效梯度材料宏观力学性能的等效弹性参数,从而确定了非均匀分布孔洞材料的梯度本构关系,分析了2种典型的非均匀分布孔洞,从中可看出分布类型的影响．     

混凝土非线弹性正交异性本构模型

通过对混凝土多轴应力下强度、变形和破坏形态的大量试验研究，建立了非线弹性正交异性本构模型。根据试验规律，建议了拉应力指标α以划分混凝土的破坏形态，并分别给定适宜的等效单轴应力—应变关系；定义了合理的应力水平指标β；给定拉、压应力状态泊松比值的不同变化规律和公式。本构模型与试验曲线比较，无论是应力—应变曲线的形状和绝对值，以及不同应力比下的峰值应变变化规律都符合良好     

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     

基于细观力学方法的冻土本构模型研究

从复合材料的细观力学机理出发研究冻土的材料特性,用混合律方法得到了冻土材料的等效弹性常数,并利用这些弹性常数建立了含损伤的冻土弹性本构模型.对于在不同冰体积含量和不同温度下的冻结砂土,由该损伤本构模型计算的结果与实测的应力-应变曲线比较吻合,表明该模型能够较好地描述实际冻土材料的力学特性.     

基于三轴压缩试验的红砂岩本构模型

利用RMT150B型岩石力学多功能试验机对红砂岩试样在不同围压条件下的三轴压缩应力应变全过程曲线进行了系统试验研究。研究表明：围压增大，岩石的峰值强度也随着增高；红砂岩的体积应变在峰值后区表现出很大的剪胀性。基于试验结果，分析了岩石屈服强度、峰值强度、残余强度与围压之间的关系，根据试验得到了典型三轴压缩应力应变全过程曲线，建立了一个由线弹性段Ⅰ、线弹性段Ⅱ、线性软化段、线性残余塑性流动段组成的线性本构模型，给出了红砂岩4个阶段的本构方程，并确定了相关参数。     

压剪耦合损伤演化方程在混凝土本构模型中的应用

将等效微孔洞体系的概念与有核长大模型的思想相结合,根据有关物理关系通过严格的数学推导,提出了一种脆性材料的压剪耦合损伤演化方程.将该演化方程应用于混凝土脆弹性损伤软化本构模型之中,通过对混凝土一维应力条件下的实验应力应变曲线的优化数值模拟确定了损伤演化方程中的材料参数.研究结果表明,应用含损伤的本构关系和该压剪耦合损伤演化方程能得到损伤随时间变化的曲线,该曲线与采用CT技术观测的混凝土内部微孔洞扩展图像和结果有较好的一致性.所提出的损伤演化方程揭示了脆性材料压剪耦合损伤发展的宏细观机制,为更好地分析计算混凝土的高速贯穿等问题奠定了基础.     

基于四参数等效应变的各向同性损伤模型

针对Eoland和Mazars各向同性损伤模型关于峰值应力前后应力应变曲线假设的缺陷,做了两点改进：(a)认为应力峰值前后d—s均为非线性关系;(b)根据Hsieh—Ting-Chen强度破坏准则的基本思想,给出了一种新的用于各向同性损伤模型的四参数等效应变．该等效应变不但可以用于描述单轴应力状态下混凝土的本构关系,而且能描述多轴应力状态下混凝土的本构关系．数值算例验证了所给等效应变的合理性,从而说明了修改过的Mazars损伤模型的正确性．     

一种粘塑性本构方程的探讨

基于一种位错动力学模型建立了非弹性应变率偏张量第二不变量与应力偏张量第二不变量之间的函数关系,由此给出一种粘塑性本构方程。确定了方程中的参数。计算了材料Ti—50A在准静态及中等应变率时的几种应力应变曲线。与已有的实验资料相比,初步计算给出令人满意的结果。     

蜂窝板状材料反平面变形的等效本构方程

用含等效偶应力的极性介质模型讨论蜂窝板状材料的反平面问题，提出含偶应力和应力的等本构方程。用这个等效本构方程分析一维静力学问题表明，同时忽略应力与扭曲和偶应力与应变的本构联系，可以得到简洁准确的分析结果。     

初始温度条件下全尾胶结膏体损伤本构模型

膏体充填料到达采场初始温度不同是矿山存在的普遍现象,不同初始温度条件下膏体力学特性及应力-应变关系直接影响到矿山采充周期及相邻采场开采时贫化指标.通过对初始温度为2、20、35和50℃的硬化膏体进行单轴抗压强度试验,获得不同初始温度下充填体应力-应变演化曲线.根据理论推导和试验结果,建立了不同初始温度下膏体损伤本构模型,通过本构模型参数回归,提出膏体温度-时间耦合损伤本构模型.最后,采用Comsol数值模拟软件,将温度-时间耦合损伤本构模型嵌入solid mechanics模块,对单轴抗压试验进行数值模拟,模拟应力-应变曲线与试验结果较为吻合,验证了所提出本构模型的可靠性.     

Zener-Hollomon参数对Cr4Mo4Ni4V高合金钢热变形行为的影响

依据热模拟压缩实验结果,研究Cr4Mo4Ni4V高合金钢在变形温度为950～1100℃、应变速率为0.001～1 s-1条件下的热变形行为.基于Zener-Hollomon参数(Z参数)建立Arrhenius本构方程,并表征不同应变条件下材料常数(α,n,Q和lnA)的变化规律,证实所建立的本构模型具有较高的预测精度....     

应变率在3×10~3S~(-1)范围内LC_(4CS)铝合金的动力学性态

借助于SHPB和SHTB实验技术,在环境温度-50℃～+200℃和应变率低于3×10~3s~(-1)条件下,对穿甲弹用弹托材料LC_(4cs)铝合金的动态力学行为进行了实验测试分析,给出了材料在不同温度、不同应变率下的应力—应变曲线,确立了其本构关系,并利用自己编制的OEff-1D有限差分程序对该本构关系应用的可靠性进行了数值模拟检验,结果表明它能令人满意地再现该材料的动力学行为。     

金属高温塑性本构方程的研究

有限元数值模拟技术的重大发展使得其在锻造加工研究领域得到了越来越广泛的应用．本构方程是描述材料变形的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型，它反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的依赖关系．为了建立本构方程，必须测量一定温度、应变速率范围内的流动应力值，这通常是由压缩试验来完成的．有限元模拟结果的有效性首先取决于本构方程的精确程度，所以，如何获取精确的本构方程成为锻造成形过程计算机模拟技术中的首要问题．