基于弹性应变能的MohrCoulomb强度准则讨论

从弹性应变能释放是材料屈服的基本原理来看,MohrCoulomb(M-C)强度准则认为屈服时材料的泊松比恒为0.5,这可能违反能量守恒定律.研究了弹性应变能、应力偏量第二不变量、应力张量第二不变量及泊松比之间的关系,提出广义应力偏量第二不变量概念;从弹性应变能角度对M-C强度准则的物理意义进行分析,提出广义M-C强度准则;利用强度准则对岩石的破坏强度进行了计算.结果表明,由于考虑了中间主应力与泊松比的影响,广义M-C强度准则的计算精度更高,并分析了产生这种结果的内在机理.广义M-C强度准则突破了材料破坏时的泊松比恒为0.5的假设,这对于定量描述材料的屈服与破坏特性具有重要的意义.     

轴向及内压复合作用下Zr-Sn-Nb/Zr-Nb合金的多轴棘轮效应研究

为了模拟锆合金包壳在发生反应性引入事故(RIA)时的多轴应力状态,对Zr-Sn-Nb/Zr-Nb合金进行了单轴对称循环试验以及在内压及轴向载荷复合作用下的多轴试验,研究了两种合金轴向/环向棘轮应变的累积特性与内压及轴向应力的相关性.单轴拉伸试验结果表明,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金的弹性模量相近均为85 GPa,屈服强度大约均为490 MPa.单轴棘轮试验结果表明,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金在较小应力幅值下,由于无法启动孪生-退孪生机制,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金都处于安定状态.当轴向应力幅大于325 MPa时,孪生-退孪生机制启动,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金的轴向棘轮应变都在正方向上快速增加.由于泊松效应,环向棘轮应变则在负方向上累积.多轴棘轮试验结果表明,在恒定内压和不同轴向应力幅值的循环作用下,Zr-Sn-Nb合金和Zr-Nb合金的环向棘轮应变随轴向应力幅值的增大而增大.当轴向应力幅值大于325 MPa时,轴向棘轮应变呈现先负向累积、后正向累积的特殊现象;同时环向棘轮应变也随应力幅值增大而增大.在相同轴向应力幅值和不同内压加载下,内压对轴向棘...     

基于三维晶格离散颗粒模型的混凝土反复拉压本构关系模型

为了将三维晶格离散颗粒模型用于模拟混凝土构件在反复荷载下的受力性能,本文建立了混凝土的加卸载应力-应变关系模型.受拉模型中单调加载作用下的本构关系根据有效应力和有效应变确定,反复荷载作用下的加卸载准则依据正应力-应变及剪应力-应变的关系分别建立,保证混凝土的应力-应变关系曲线从受拉状态转变到受压状态时的平滑过渡.在受拉...     

基于应变修正的二维缆索动力学建模改进

本文基于非线性连续介质力学思想和微分几何中的曲线理论,综合考虑Perkins模型的非线性应变和Howell模型的动态曲率,在更新的拉格朗日格式下,基于当前构形建立了缆索结构包含动态曲率和大应变的平面动力学方程组.运用无量纲参数分析化简了剪力的表达式,在平面动力学方程组中补充非线性几何方程与相对转角方程,形成了修正的Howell模型.通过分析拉力、剪力项系数,说明原Howell模型与修正模型的差别.通过算例分析,说明了修正Howell模型在计算精度和计算效率方面的优越性.     

花岗岩动态劈裂拉伸实验及动力作用机制

岩石作为一种常见的工程材料,其动态拉伸力学性能的准确核定及其破坏机理至关重要。借助霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)实验装置,对75块花岗岩试样进行了不同冲击速度下的动态劈裂拉伸实验,分析其动态强度与变形的应变率效应,以及冲击劈裂后的破坏形态,进而得到花岗岩试样的应变率、应力峰值、弹性模量等相关力学参数之间的关系。研究表明,在动态劈裂实验中,应变率约在100 s^-1左右,花岗岩试样开始出现裂纹;应变率在100～150 s^-1内,花岗岩试样在冲击后为破碎状态;当应变率超过150 s^-1后花岗岩在冲击加载后试样为粉碎的状态。随着应变率的逐渐增大,动态拉伸弹性模量逐渐增加,但峰值应变却随着应变率的增大而逐渐减小,表明随着应变率的提高,花岗岩的变形能力变差,更易破坏。同时提出了动态拉伸敏感性指标,该指标物理意义明确,能够准确反映岩石类准脆性介质在动态拉伸受力情况下的率效应。进而通过数值模拟,分析验证了冲击劈裂实验的应力波传播三阶段、试样破坏特性及裂纹衍生规律。进一步地,基于Hop...     

基于隐式梯度模型的混凝土损伤的数值模拟

分析了局部损伤模型在进行混凝土应变软化模拟时存在的问题:网络依赖性和零能量损耗问题;分别应用隐式梯度模型和局部模型对混凝土应变软化进行了模拟。计算表明该隐式梯度模型可较好避免有限元在应变软化模拟时的网络依赖性,预测出的荷载-位移响应与实际情况吻合较好。     

扁挤压筒挤压的光塑性模拟

文章利用三维光塑性方法,以聚碳酸酯为材料,模拟了具有流线型过渡型腔的扁挤压筒挤压整体铝壁板型材时的挤压变形,获得了三维塑性应变场。结果表明,挤压变形主要集中在流线型型腔内,扁挤压筒型腔内则为难变形区,两者的过渡处存在应变集中现象;变形区内未出现死区;挤压变形沿厚度方向基本成对称分布,有类似于拉拔(中间)、镦压(两侧)以及摩擦力影响(边缘)3个区域,且越到模口处对称性越好。模拟实验获得的应变场为扁挤压筒挤压的数值模拟和优化设计提供了依据。     

应用光纤光栅传感器监测弹性材料内部应变

通过添加调试剂,使光纤光栅与弹性材料牢固地接触,利用此种方法将两个连接的光纤光栅传感器正交埋置在弹性材料模块中.对模块施加外力,引起光栅的布拉格反射光的波长发生变化.通过对波长漂移的观测,实现该材料内部应变的检测,并测量出材料的泊松比.实验结果与理论预期基本一致,表明此埋置方法可实现FBG传感器对弹性材料的内应变进行有效地监测.     

基于广义最大周向应变准则的断裂特性研究

裂纹尖端应力场的非奇异性常数项(T应力)对脆性或准脆性材料的断裂特性及裂尖塑性区的形状和大小都有显著的影响.为了探究T应力对脆性或准脆性材料Ⅰ～Ⅱ复合型断裂特性的影响规律,基于先前研究中提出的计及T应力影响的广义最大周向应变准则进一步讨论了T应力、裂纹尖端的临界距离r0和泊松比y对中心裂纹圆盘试件的裂纹扩展路径以及临界...     

一种拉延筋数值迭代分析模型

采用Love Kirchhoff假设及平面应变假设,通过对板料在拉延筋处变形过程的分析,建立了一种用于计算拉延筋阻力的二维拉延筋数值迭代分析模型.该模型不仅考虑了板料厚度变化、材料各向异性、中性层偏移,而且通过引入应变记忆因子构建了一种考虑板料混合强化特性的简易循环加载本构关系.数值计算结果表明,该模型能够有效地反映材料的加工硬化特性及包辛格效应.