GM准则解析受线性荷载简支圆板的极限载荷

用GM(几何中线)屈服准则,对受线性荷载作用下的简支圆板进行塑性极限分析,求得极限载荷的解析解.该解为圆板半径a、切向应力最大点半径r0以及极限弯矩的函数.与Tresca、Mises和TSS(双剪应力)屈服准则预测的极限载荷比较表明,Tresca屈服准则预测极限载荷的下限,TSS屈服准则预测极限载荷的上限,GM准则预测的极限载荷恰居二者中间,并靠近Mises解.圆板半径a与切向应力最大点半径r0的变化关系为r0随着a的增加而增加,满足线性关系,r0分别出现在r0=0.7710a和r0=0.5472a的位置上.     

扩展裂纹准静态渐近解中的矛盾

裂纹尖端附近的应力应变场是一个相当复杂的问题,对于不同的情况,这个场具有完全不同的渐近属性.具体说来,场的渐近属性取决于裂纹状态(静止还是扩展)、几何特征(平面应变还是平面应力)、加载速度(准静态还是动态)、裂纹型式(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型)及材料性质(弹性、塑性、蠕变、……).其中,人们较为重视的一种情况是扩展裂纹尖端的塑性场.而且,为了使问题简化,通常采用准静态假定.对于理想塑性材料Ⅲ型扩展裂纹的渐近解由Chitaley和McClintock给出.对于Ⅰ型裂纹,Slepyan采用Tresca属服条件给出了渐近解,高玉臣和Rice采用Mises屈服条件得到了渐近解,但这些解只适用于     

考虑拉压强度差效应的厚壁圆筒承载能力分析

应用双剪统一强度理论，考虑材料的拉压异性和同性，推导了在内压力和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式．在该表达式中，当反映中间主应力效应的系数取不同的值时，就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则的计算结果，并且绘制了在相应准则下的极限应力线图．从而可知：在三维应力状态下，应用该理论，可以获得极限载荷分析的精确解；极限载荷线图与三种屈服准则的屈服曲线是相吻合的；计算的结果可以用于拉压异性和同性的材料，为工程应用提供了理论依据．     

双均值逼近屈服准则解析含腐蚀缺陷管道爆破压力

通过对Tresca和TSS屈服边长和边心距的均值同时进行逼近,建立了一个线性屈服准则,称为双均值逼近屈服准则.该准则在π平面上是一个等边非等角的十二边形,位于Mises圆内部.利用该准则对受内压作用的管道进行塑性极限分析,导出了含腐蚀缺陷管道爆破压力的解析解.该解析解是管材屈强比(σY/σT)、原始管道厚径比(t0/D0)、抗拉强度σT以及缺陷深度比(d0/t0)的函数.对比表明,该解析解所预测爆破压力与已有模拟和实验数据吻合较好.影响参数的定量分析表明,爆破压力随着屈强比或原始管道厚径比的增大而增大,随着缺陷深度比的增加而减小.所建立的爆破压力解析解对于管道的选材、设计以及安全评估具有重要意义.     

理想弹塑性材料中Ⅲ型裂纹扩展的理论阻力曲线

用复变函数中的Cauohy积分公式求出了理想弹塑性材料中小范围屈服条件下Ⅲ型裂纹准静态扩展时裂纹线上塑性区尺寸x_p与应力强度因子K_m的关系式。利用这个关系式将Rice[1]根据临界塑性应变准则建立的x_p(l)的积分方程,l为裂纹扩展量,化为阻力曲线K_R(l)的积分方程.采用文献[2]中的方法得到K_R(l)在不同临界塑性应变下的数值解.结果表明K_R随l的增加而单调增加.最后达到裂纹准静态定常扩展所需要的常数值.     

在混合硬化材料中I型裂纹定常扩展时的尖端场

本文采用和的混合线性硬化材料塑性本构关系,求得了平面应变与平面应力状态下Ⅰ型定常扩展裂纹尖端附近场的渐近解。Amazigo和Hutchinson的结果相当于本文解当混合硬化参数β=1且略去二次塑性区的情况。本文的数值计算结果表明,混合硬化参数β对尖端场的应力应变分布有着显著的影响。     

微凸体碰撞对接触应力应变的影响

基于有限元法建立了单对半球状微凸体的接触、碰撞模型,研究了碰撞对微凸体在完全弹性、弹塑性和完全塑性三种接触状态下的Mises应力分布和等效塑性应变(PEEQ)的影响.结果表明:接触变形状态不同时,微凸体的Mises应力分布在碰撞过程具有不同的变化过程,但碰撞结束后,Mises应力值都降低,仅在完全塑性接触时,个别节点的Mises应力峰值大于屈服极限.碰撞使微凸体的等效塑性应变迅速增加到峰值,并保持到碰撞结束,与接触变形状态无关.完全弹性、弹塑性接触状态和完全塑性接触状态下,微凸体等效塑性应变的峰值分别位于接触中心区域和应变峰值环,这意味着裂纹可能产生的部位也不同.     

简支圆板在复杂荷载作用下的塑性极限荷载统一解析解

本文采用双剪统一屈服准则对受线性荷载和边缘弯矩联合作用下的简支圆板进行了塑性极限分析，考虑了联合作用的两种形式，分别给出了统一的解析解。得到了极限荷载随不同屈服准则的变化曲线。对于不同的材料，本文均能给出相应的极限荷载。已有的Tresca准则、Von Mises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近。本文得到的一系列有规则变化的解析解，可以适用于各种拉压强度相同材料的简支圆板的塑性极限荷载求解。文中统一解大于Tresca单剪理论解，它可以更好地发挥材料的强度潜力，工程应用可以取得明显的经济效益。     

压力敏感性弹塑性材料平面应力条件下起始扩展裂纹尖端的渐近场

采用一个能描述材料压力敏感性和SD效应的抛物型屈服准则,运用正交流动法则给出了材料的本构方程.在平面应力条件下,得出了裂纹尖端弹塑性应力场的基本解.在不同受力状态下(表现在采用不同的塑性混合因子),给出裂纹尖端应力场解的构造.讨论了材料参数对裂纹尖端应力场分布的影响.在自相似假设下讨论了应变的奇异性.结果表明,对于纯Ⅰ...     

基于双剪统一强度理论的厚壁圆筒塑性极限载荷分析

应用双剪统一强度理论,考虑材料的拉压异性和同性,推导了在内压和轴力联合作用下的厚壁圆筒的塑性极限载荷表达式．在该表达式中,当其系数取不同的值时,就能得到按Tresca屈服准则、线性逼近的Mises屈服准则和双剪应力屈服准则进行计算的结果．     

塑性力学教学中的三个新概念

<正> 文中就作者提出的双剪应力屈服准则、双剪应力状态参数和双纯剪切应力状态等三个新问题,从教学方面进行了探讨.1.前言70年代以前的塑性力学和材料力学中只包含Tresca 屈服准则和 Mises 屈服准则.从八十年代初的王仁教授等的《塑性力学基础》开始,以后,熊祝     

考虑应力松驰复合型裂纹顶端塑性区分析

Ｓｈｉｈ［１］应用奇异单元，获得了不考虑应力松驰小范围屈服条件下复合型裂纹尖端塑性区形状。Ｚ．Ｚ．Ｚｕ等［２］采用Ｒｉｃｅ［５］给出的裂纹尖端应力关系式，利用有限元分析获得了不考虑应力松驰下复合型裂纹尖端塑性区，本文基于静力学中内力与外力平衡条件，用线弹性的全场解代替局部解，给出了考虑应力松驰下复合型裂纹尖端塑性区边界方程，获得了考虑应力松驰下的任意方向的塑性区尺寸及塑性区形状     

理想塑性介质中裂纹定常扩展的弹塑性场

本文从理想弹塑性介质的基本方程出发,对平面应变问题导出了依赖于应力应变历史的屈服条件和应力应变关系.文中引入了应变间断量的概念,并导出了在区域交界所应满足的四个连接条件.把这些结果用于I型定常扩展裂纹的尖端,对的情况求出了应力应变分布的渐近解,此解表明,在初始塑性区后面存在着第二塑性区.     

考虑材料拉压异性的固支圆板塑性极统一解

本文采用最新的统一强度理论求出了固支圆板的塑性极限荷载,内力场及速度的统一解;得出了强度理论参数b及材料的不同拉压比α对塑性极限的影响曲线,所给出的解可以灵活地适用于各种不同特性的材料及机械、土木、航空等工程的相关结构中,文献中已有的Tresca解,Mises解和双剪统一屈服准则解均为本文的特例,本文的统一解还给出了一系列新的结果,统一解大于Tresca,Mohr-Coulomb的单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。     

高强钢广义屈服和破坏理论

结合经典强度理论和现代损伤力学对金属屈服和断裂解释的力学原理,给出了高强钢在应力三轴空间广义屈服轨迹方程的新诠释.根据三向等拉伸应力状态下高强钢屈服和宏观脆断的重合性,提出了高强钢在应力三轴空间的开裂准则.通过对高强钢刻痕杆断裂试验的数值模拟分析,对比验证了该开裂准则的普适性及精度.最后,给出了高强钢广义强度理论的物理解释及抗断设防.建议的广义强度理论是解高强钢裂纹体和无裂体断裂的一个尝试.     

对等应变能密度线上最大应力准则的修正

本文对文献[1]提出的复合型断裂准则做某些修正,对确定开裂载荷提出一个新的看法。 1.基本想法 裂纹的起始扩展由两个因素决定:一是沿开裂方向θ_0,裂纹体储存的应变能大于或等于形成新的裂纹面所需要的能量;二是沿开裂方向周向应力的强度大于或等于材料的断裂韧度K_(Ic)。这两个因素是相互联系的,但不能互相代替。这两个条件必须同时满足,     

基于双剪应力屈服准则的受内压管道爆破压力分析

采用双剪应力屈服准则,对在内压作用下的无缺陷管道进行了塑性极限分析,得到了管道爆破压力的计算公式;并且将结果与基于Tresca、Mises、平均剪应力屈服准则得到的爆破压力进行了比较.研究结果表明:爆破压力随着管道材料的应变硬化指数的增大而减小,随着管道厚径比的增大而增大;此外,基于双剪应力屈服准则得到的管道爆破压力为爆破压力的上限,而基于Tresca屈服准则得到的爆破压力为管道爆破压力的下限.     

氢原子在裂纹端点区的漂流与减内聚力模型

根据Barenblatt的设想,接近裂纹端部的裂纹面间应有内聚应力,应力峰值即为内聚强度。本文采用Schmidt和Woltersdorf考虑内聚应力影响的裂端应力场,在基于立方晶胞因为有氢原子存在而发生四方变形的假设下,建立了氢原子在裂端区的漂流模型。模型指出氢原子可从裂纹面漂流到裂端前的一个小区域,降低了该区域的应变能密度和晶体平面间的内聚强度。研究结果还发现,当变形的晶胞是沿[100]方向延长,且裂纹面是在(100)平面时,裂端有最大的氢浓度,同时内聚强度也减少最多;即氢引致的开裂平面是最可能发生在(100)平面系。讨论中,将模型的预测与实验结果进行了比较,并把模型推广到氢引致晶间开裂的情形。     

岩土的一种强度准则及其变换应力法

基于岩土摩擦性,假设岩土破坏是由其物理空间内特征面上的应力比决定,提出了等效应力比的概念,即物理空间特征面上的剪应力合力与正应力合力的比值.在二维条件下,等效应力比可表示为σ-τ坐标系下与摩尔圆相切的直线扣除截距正切值;在三维条件下,假设在XYZ空间内存在一三维物理空间平面,此三维空间特征平面的等效应力比为影响材料强度特性的决定性因素,基于上述三维空间特征面建立了强度准则并称之为a准则.SMP准则以及广义Mises准则都是a准则的特例,当二维坐标中的截距为零时,则强度准则退化为SMP(spatially mobilized plane)强度准则,而当正切角为零时,则强度准则退化为广义Mises准则.而当截距与外切角均不为零时,则强度准则为介于上述两者之间的一种强度准则,在偏平面上为介于SMP曲边三角形与广义Mises圆形之间的曲边三角形.在子午面上,采用考虑岩土压剪耦合的屈服准则,破坏准则采用幂函数表达式.在偏平面上提出了基于a准则的形状函数,并采用真三维应力状态表示的破坏强度准则表示在三轴压缩路径下以p,q二维应力变量表达的准则公式,推导得到了基于a准则的变换应力公式,可简单地将一般以p,q为基本变量的二维模型转变为三维应力模型.通过强度以及多种应力路径的测试对比,验证了a准则及基于该准则的变换应力公式的合理性.     

K0超固结土的不排水抗剪强度

结合K0超固结上模型、旋转角w公式、临界状态不排水条件以及基于SMP的变换应力张量建立了不排水抗剪强度的统一表达式;采用三轴压缩、三轴拉伸的应力洛德角θ、旋转角w建立了三轴压缩、三轴拉伸条件下的不排水抗剪强度公式;基于临界状态士力学,推导出了平面应变条件下的应力洛德角θ、旋转角w的表达式,进而得到平面应变条件下的不排水抗剪强度公式.分别采用三轴压缩、三轴拉伸和平面应变条件下试验数据对所提出的不排水抗剪强度公式进行验证,预测结果和试验数据的基本吻合表明了不排水抗剪强度公式的合理性.