圆管的弯曲刚度和强度分析

根据材料力学的基本理论, 分析了圆棒和圆管的弯曲刚度, 选择圆管较佳的内外径之比为0.7, 在两者质量相同的条件下, 得出圆管的截面刚度是圆棒的3倍. 在两者外径相同条件下, 得出圆管的质量只有圆棒质量的1/2, 其截面刚度却是圆棒的3/4倍. 根据弹塑性的基本原理, 分析比较了空心圆管与内部充液密封圆管的屈服应力σ_s, 由于液体的不可压缩性和材料的应变硬化效应, 增大了充液圆管的屈服应力σ_s, 而使其弯曲强度增大. 由于弹复效应, 在动态承载情况下, 增大了承受冲击载荷的能力. 由于液体压强处处相等, 而且垂直作用于圆管内表面, 缓解了因扁化造成的局部应力集中, 增大了抵抗屈曲能力.     

应变速率敏感性指数的理论和测量规范

应变速率敏感性指数m是判定材料超塑性的重要力学指标, 用拉伸实验测量 m 值的力学研究已有很多, 对超塑性的进展也有很大贡献. 首先从回顾已有拉伸实验测量 m值的公式, 并且把它们归类为定长度 m 值的m_l, 恒速度 m值的m_v和定载荷 m 值的m_P三种典型变形路径下的应变速率敏感性指数. 进而基于拉伸变形的本构方程和塑性力学的基本原理, 建立了广义m值的约束方程. 结合三种典型变形路径规范了m值的力学定义, 并由本构方程定义的广义m值公式统一推导出m_l, m_v和m_P的测量公式. 提出结合典型变形路径用数值模拟测量 m值的精确方法. 测量结果表明, m值不仅不是常数, 而且其变化规律与所处的变形路径有密切关系, 用相同的测量公式测量不同变形路径下的 m 值, 测得的结果相差悬殊, 在同一变形路径下用不同的测量公式测得的结果也各异. 对于 m 值的测量必须指明所处的变形路径, 并且要用对应的测量公式才能测得正确结果. 此外, 还从理论和实验两方面都解答了为什么恒速变形路径下的 m_v值往往是负值, 而定载荷变形路径下测得的m_P值往往会大于1. 对m值的深入分析和精确测量的探讨, 旨在为超塑性宏观变形的力学规律与微观物理机理的衔接的研究提供条件.     

筒形模超塑充模胀形的力学解析

以往对充模胀形进行力学解析时,均假设厚度均匀变薄.但实际变形过程中,厚度明显是不均匀的.文中以筒形模具为对象,应用超塑胀形变m值本构方程,建立了厚度不均匀变薄的超塑充模胀形力学解析方程,并结合典型超塑性合金ZnAl4Cu薄板,对理论结果进行了实验验证.结果表明:建立的厚度不均匀变薄的力学解析模型能真实地反映筒形模具充模胀形的变形规律.     

温度对超塑性拉伸稳定变形影响的力学解析

从应力为应变、应变速率和温度的函数的状态方程出发, 导出包含应变硬化指数、应变速率敏感性指数和本文引入的温度敏感性指数、温度起伏指数, 建立了分析超塑性拉伸载荷稳定变形的微分本构方程和几何稳定变形的变分本构方程, 并根据塑性基本理论的普适条件, 进行了温度连续上升条件下和沿试样轴线存在温度不均匀条件下的载荷稳定变形和几何稳定变形的理论分析. 结果表明温度连续上升的快慢和温度的不均匀的大小对稳定变形有影响, 温度上升越快, 温度越不均匀, 载荷稳定和几何稳定所对应的均匀应变越小; 应变硬化效应是超塑性拉伸变形稳定性的必要条件, 在载荷失稳时并不同时产生几何失稳, 而是能持续一段均匀变形才出现; 在超塑性温度区, 恒温不是呈现超塑性的必要条件, 但是在变形过程中温度上升的越慢, 温度越均匀, 变形的稳定性越好.     

拉伸变形应变硬化指数的力学解析

实验上已判明应变硬化指数具有很强的结构敏感性,而且精确实验测量结果表明：n_υ(恒速度应变硬化指数）、n_ε（恒应变速率应变硬化指数）和n_p（恒载荷应变硬化指数）随ε应变）的变化规律是完全不相同的. 从拉伸变形的状态方程出发,并考虑超塑性与塑性变形的结构敏感性（即应变硬化指数不仅与应变有关而且与应变速率有关）,从理论上导出了n_υ,n_ε和n_p的解析表达式,揭示了n_υ,n_ε和n_p随ε变化的力学本质,并解释了典型材料Zn-5%Al(质量分数)的实验结果,证明了理论的可信性.