基于内时大变形弹塑性本构模型的镦粗热力耦合分析

采用一个简单机械模型得到了热力耦合的弹塑性大变形本构方程,它满足不可逆热力学的基本约束,并考虑到了储存在残余微应力场中的能量对后续变形的贡献.发展了相应的算法,对弹性压板间的圆柱镦粗进行了分析.结果表明,在镦粗过程中的塑性耗散和工件两端的热传导造成工件中温度分布的不均匀,因此导致了材料力学性能的改变.与实验结果和等温假设下的计算结果进行了比较,表明计及塑性耗散热的计算结果与实验结果更为一致.     

一种土的非线性弹性本构模型参数的反演方法

旨在提出一种土的非线性弹性本构模型参数反演的方法。以现今普遍实行的地基载荷试验为基础,依据遗传算法的组合优化理论,采用正演计算和遗传算法优化相结合的方式,建立了土层非线性弹性本构模型参数反演的方法;并依据某黄土场地地基载荷试验数据,实施了黄土土层非线性弹性本构模型参数反演的全过程。计算结果表明,所建立的方法可以实现土层非线性弹性本构模型中相互关联的多个参数的组合优化,并在对初始值要求较低的情况下,可以获得良好的参数反演精度。从而为土的变形特性分析和土与其中及相邻结构的共同作用分析,提供了较好的土体本构模型参数的确定方法。     

材料生长与变形的连续介质模型:弹性本构方程

本文着重探讨了生长变形体连续介质理论中的本构模型。首先列出了描述生长变形体能量平衡的微分方程以及熵不等式；以此为基础，通过将密度演化的历史作为独立的本构变量扩展了理性力学的因果性公理与决定性公理，具体而详细地推导了简单材料的生长弹性本构方程，给出了这些本构方程中的相关本构变量之间的约束不等式，得到了“生长变形体的自由能与其密度成反比”的结论，并从热力学上对这一结果进行了定性的解释。最后，文中对几个尚待解决的问题进行了说明，并指出了今后的发展方向。     

轴向冲击圆柱壳非弹性响应

简要论述承受轴向冲击载荷圆柱壳非弹性动屈曲响应的研究进展。采用Ｋａｒｍａｎ－Ｄｏｎｎｅｌｌ运动方程研究轴向流固冲击载荷作用下的圆柱壳轴对称弹塑性动屈曲问题。本构关系采用增量理论，借助增量数值方法求解动力方程组。研究不同边界条件对屈曲的影响，以及径向外压力在不同边界条件下对屈曲的影响。     

超塑性材料约束胀形中的空洞损伤与变形局部化

将含有二阶段空洞长大模型的本构关系引入大变形刚黏塑性有限元中，研究了空洞敏感材料向锥台形凹模内超塑约束胀形时空洞化损伤与变形局部化行为，详细阐述静水背压Ｐｈ、初始空洞长大速率β＿０以及模具几何形状（锥角θ，模腔高度Ｈｐ）对局部化以及空洞断裂行为的影响，给出实现完全贴模条件下Ｐｈ－θ，Ｐｈ－β＿０，Ｈｐ－θ以及Ｐｈ－Ｈｐ间临界关系。     

一种黏弹塑性统一本构模型

经过对大量有关统一本构模型的文献资料分析，指出了现有统一本构模型存在的问题，并通过对材料实验数据的分析，指出了黏弹性现象在实验中的表现，并据此将黏弹性引入到弹性黏塑性统一本构模型之中，建立了黏弹塑性统一本构模型，通过模型的数值模拟证明：模型计算结果无论在变形趋势上，还是在数值精度上都与实验数据符合得很好，克服了此前统一本构模型存在的问题。黏弹塑性统一本构模型的产生将统一本构模型的产生将统一本构理论的内涵扩大到黏弹性范围，进而构造了一个黏弹塑性理论的新框架。     

考虑损伤的内变量黏弹--黏塑性本构方程

基于Rice不可逆内变量热力学框架,在约束构型空间中讨论材料的蠕变损伤问题.通过给定具体的余能密度函数和内变量演化方程推导出考虑损伤的内变量黏弹--黏塑性本构方程.通过模型相似材料单轴蠕变加卸载试验对一维情况下的本构方程进行参数辨识和模型验证,本构方程能很好地描述黏弹性变形和各蠕变阶段.不同的蠕变阶段具有不同的能量耗散特点.受应力扰动后,不考虑损伤的材料系统能自发趋于热力学平衡态或稳定态.在考虑损伤的整个蠕变过程中,材料系统先趋于平衡态再背离平衡态发展.能量耗散率可作为材料系统热力学状态偏离平衡态的测度;能量耗散率的时间导数可用于表征系统的演化趋势;两者的域内积分值可作为结构长期稳定性的评价指标.     

考虑损伤的内变量黏弹-黏塑性本构方程

基于Rice 不可逆内变量热力学框架,在约束构型空间中讨论材料的蠕变损伤问题. 通过给定具体的余能密度函数和内变量演化方程推导出考虑损伤的内变量黏弹-黏塑性本构方程. 通过模型相似材料单轴蠕变加卸载试验对一维情况下的本构方程进行参数辨识和模型验证,本构方程能很好地描述黏弹性变形和各蠕变阶段.不同的蠕变阶段具有不同的能量耗散特点. 受应力扰动后,不考虑损伤的材料系统能自发趋于热力学平衡态或稳定态. 在考虑损伤的整个蠕变过程中,材料系统先趋于平衡态再背离平衡态发展. 能量耗散率可作为材料系统热力学状态偏离平衡态的测度;能量耗散率的时间导数可用于表征系统的演化趋势;两者的域内积分值可作为结构长期稳定性的评价指标.      

侧向载荷作用下的套管塑性破坏力学模型与计算分析

首次针对套管柱承受屈服页岩横向载荷展开研究,运用虚功原理建立了一个横向载荷均匀分布页岩剖面上的力学模型,得出在套管柱径向变形阶段,其横向承载强度迅速下降;对于轴向变形,其横向承载强度变化不大.本文通过计算实例,为优选套管方案提供了可靠的分析工具,增强屈服粘土层段套管柱承受横向载荷的能力,减小套管失效率,降低油田操作费用.     

基于改进西原模型巷道围岩流变参数反演分析

当应力达到一定水平时,岩石经过衰减和稳定蠕变过程之后会发生加速蠕变破坏,但是传统西原体模型无法更有效地反映该加速蠕变阶段。为了解决这一问题,引入一个非线性流变元件,并将其串联在西原体模型上,组成一个新的六元件模型,该模型可充分反映岩石蠕变的三个阶段。基于改进的西原体模型本构方程,应用Laplace变换,得到了盾构圆形巷道围岩的径向位移变化规律;根据巷道围岩收敛变形现场实测数据,反演得到了岩石黏弹塑性蠕变参数;由巷道围岩径向位移计算结果和实测数据对比分析表明:两者吻合较好;当t25 d时,巷道围岩处于加速变形阶段,其径向位移变化速率随时间的增长而不断增加,当t 25 d时,巷道围岩进入稳定变形阶段,随时间的推移,其径向围岩位移变化速率逐渐趋于稳定。     

考虑损伤的节理本构模型

本文在弹塑性损伤的理论框架内，讨论了节理等地质间断面的本构模型。这个模型能够反映节理面的损伤弱化，扩容和弹性刚度劣化等复杂特性。这个模型的另一优点是，塑性变形增量与屈服面是非正交的，但本构矩阵具有对称性。这种对称性在岩石力学的理论研究和数值分析中是至关紧要的。     

Identification of parameters of models of nonlinear deformation of isotropic and composite materials on the basis of calculations and experiments aimed at analyzing the dynamic behavior of cylindrical metal–plastic shells

A method for identification of material parameters of the constitutive relations of elastoplastic and viscoelastic deformation of isotropic and composite materials is developed. The method is based on minimizing the functional of the residue of results of numerical and experimental analysis of unsteady deformation of structural elements made of examined materials. The method is tested, and prospects of its application for determining material parameters of viscoelastic and elastoplastic models of nonlinear deformation of cylindrical metal–plastic shells under explosive loading are demonstrated.     

非经典大变形弹塑性本构方程及其算法研究

本文介绍了作者提出的非经典大变形弹塑性木构方程的增量形式，发展了相应的有限元分析方法。由于不采用屈服面的概念及相应的流动规律与加载准则，与传统的算法相比，本文提出的算法不仅简化了计算过程，而且改善了收敛速度和计算精度。作为验证和应用的例子，分析了圆柱试件的大变形拉伸颈缩过程和短圆柱的镦粗过程。与实验结果的比较证明了所发展方法的有效性。     

A crystal plasticity model that incorporates stresses and strains due to slip gradients

This work is concerned with incorporating the kinematic and stress effects of excess dislocations in a constitutive model for the elastoplastic behavior of crystalline materials. The foundation of the model is a three term multiplicative decomposition of the deformation gradient in which the two classical terms of plastic and elastic deformation are included along with an additional term for long range strain due to the collective effects of excess dislocations. The long range strain is obtained from an assumed density of Volterra edge dislocations and is directly related to gradients in slip. A new material parameter emerges which is the size the region about a continuum point that contributes to long range strains.Using Hookean elasticity, the stress at a point is linearly related to the sum of the elastic plus the long range strain fields. However, the driving force for slip is postulated to be due only to the elastic stress so that the long range stress is a back stress in the constitutive relationship for plastic deformation. A consistent balance of the total deformation rate with the three proposed mechanisms of deformation leads to a set of differential equations that can be solved for the elastic stress, rotation and pressure which then implicitly defines the material state and equilibrium stress. Results from the simulation of a tapered tensile specimen demonstrate that the constitutive model exhibits isotropic and kinematic type hardening effects as well as changes in the pattern of plastic deformation and necking when compared to a material without slip gradient effects.