各向同性率无关材料本构关系的不变性表示

在内变量理论的框架下,针对各向同性率无关材料,使用张量函数表示理论建立了塑性应变全量及增量本构关系的最一般的张量不变性表示. 它们均由3个完备不可约的基张量组合构成,这3个基张量分别是应力的零次幂、一次幂和二次幂. 因此得出,塑性应变、塑性应变增量与应力三者共主轴. 通过对基张量的正交化,给出了本构关系式在主应力空间中的几何解释. 进一步,全量(或增量)本构关系中3个组合因子被表达为应力、塑性应变(或塑性应变增量)的不变量的函数. 当塑性应变(或塑性应变增量)的3个不变量之间满足一定关系时,所给出的本构关系将退化为经典的形变理论(或塑性势理论).最后,还讨论它与奇异屈服面理论的关系,当满足一定条件时,两者是一致的.      

张量函数的表示理论──本构方程统一不变性研究

张量函数的完备和不可约表示，容纳了非线性本构方程一般且协调一致的不变性形式，规定了所引人标量变量的数目和类型．它们在建立描述各向异性材料力学行为模型的过程中尤其有效，因为此时，不变性条件起到相当的支配性作用，且无法通过其它方式的简单分析确定本构方程中独立标量变量的数目和类型．最近几年已经相当完整地建立起张量函数的表示理论，其中包括３个基本原理，一组基本定理和大量在三维、二维物理空间中关于各向同性和各向异性张量函数的完备和不可约表示．本专题综述的目的，在于总结并扼要重述迄今为止有关张量函数表示理论的进展和成果，从而为该理论在现代应用力学中的进一步运用提供便利条件．文中还探讨了有关本构定律统一的不变性表示的若干一般性命题．     

张量函数的表示理论──本构方程统一不变性研究（续上期）

张量函数的表示理论──本构方程统一不变性研究（续上期）郑泉水（Ｑ－ＳＺｈｅｎｇ）清华大学工程力学系，北京１０００８４４矢量和二阶张量的二维所有种类各向异性张量函数如前所述，理论和应用力学的研究者对平面问题一直怀有浓厚的兴趣．三维空间各向异性物理行为通...     

论塑性旋率本构方程的必要性

在有限变形弹塑性理论中,本构方程通常是以率型形式给出的。因此,应变率的分解将是一个十分基本的问题。在当前,较为流行的是基于中间构形的应变率分解,而这其中最有影响的有 Lee,E.H.等人的工作和 Dafalias 等人的工作。然而,本文的研究表明,至少在某些特殊情况下,我们可以得到与微观子结构定向旋率的有关表达式。这就使给出塑性旋率本构方程变得不必要了。显然,本文的结果既不同于 Dafalias 的工作,也不同于 E.H.Lee等人的工作。前者需要通过塑性旋率的本构方程来确定微观子结构定向的旋率,而后者则需要作出附加的隐含假设来避免给出塑性旋率的本构方程。可以相信,本文工作将可能为有限弹塑性变形的本构理论提供一种新的途径。     

考虑损伤的弹—粘塑性本构方程

采用Ｐｅｒｚｙｎａ过应力本构框架，引入塑性损伤在饱和强化率相关介质中的动态演化规律，建立了考虑损伤的弹－粘塑性本构方程，修正了Ｅｆｔｉｓ等人将Ｐｅｒｚｙｎａ方程推广时采用不一致的基体强化模式推演损伤演化方程和本构关系这一矛盾。详细计算了黄铜的初始屈服强度及率相关屈了面，给出了动态单轴拉伸数值结果并与实验进行了比较，结果符合很好。     

非线性横观各向同性弹性材料的本构方程及其势函数

研究了非线性Green弹性材料弹性张量独立分量,归纳推导出横观各向同性Green弹性材料、各向同性非线性弹性材料独立的弹性常数个数.从张量函数出发,用含有高阶弹性张量的张量多项式,推导出四阶非线性横观各向同性,各向同性材料Green弹性材料本构方程及其势函数.并将本构方程及其势甬数用张量不变量,标量不变量表示.证明了方程是完备的,不可约的,满足张量函数表示定理.     

基于内变量理论的一种广义粘弹性本构方程

以Ｂｉｏｔ理论为基础，将弹性应变与非弹性尖变均取作状态为量，引入耗散势，建立了一种率相关非弹性本构关系及演变方程，进而导出一种广义的粘弹性本构方程。     

一种弹性粘塑性统一本构模型

在深入研究分析材料变形过程的基础上,对材料变形与选定描述材料变形内变量的问题进行探讨,在唯象法的基础上提出一种金属材料变形的粘塑性统一本构模型.用该模型对304不锈钢的变形过程进行模拟,其计算结果较Miller模型更接近实验结果.     

对316L不锈钢的非比例循环粘塑性本构描述

对循环硬化的３１６Ｌ不锈钢提出了一个考虑非比例循环加载下流动和硬化特性的粘塑性本构模型。模型中，通过随动硬化的背应力演化以各向同性阻力演化非比例循环路径及其历史的依赖关系来表征材料的非比例循环附加硬化和非比例循环流动特性，将模型用于预测３１６Ｌ不锈钢的圆形，正菱形应变路径的复杂循环变形行为，其预言结果与实验结果吻合很好。     

一般加载规律的弹塑性本构关系

将有关文献给出的一般加载规律一维全量理论的简单模型推广到一般加载规律的一维增量理论,进而推广到一般加载规律的多维增量理论.在此基础上,建立了推导一般加载规律的多维增量理论的本构关系的一种途径.应用这种途径,从应力空间的加载函数和应变空间的加载函数出发,推导了等向强化材料和被加热的等向强化材料的一般加载规律的弹塑性本构关系的两种表示形式.理论和实例均表明,这种途径对等向强化材料、随动强化材料和理想弹塑性材料均适用.     

拉－扭复合加载下不锈钢的弹塑性本构关系——Ⅱ．理论

提出应力是塑性应变空间内蕴几何学参数的泛函．一般情况下，塑性应变空间是非欧几何空间，而其度量张量是塑性应变和其历史的函数，但在初始各向同性和不可压的情况下可取成欧氏空间．本文在Ｉｌｙｕｓｈｉｎ理论，和Ｖａｌａｎｉｓ理论的基础上，提出在拉－扭复合加载下的εｐ１－εｐ３空间中新的积分型弹塑性本构关系，所建理论预测的结果和实验［１］相当一致，表明理论是合理的     

拉－扭复合加载下不锈钢的弹塑性本构关系——Ⅱ．理论

提出应力是塑性应变空间内蕴几何学参数的泛函．一般情况下，塑性应变空间是非欧几何空间，而其度量张量是塑性应变和其历史的函数，但在初始各向同性和不可压的情况下可取成欧氏空间．本文在Ｉｌｙｕｓｈｉｎ理论，和Ｖａｌａｎｉｓ理论的基础上，提出在拉－扭复合加载下的εｐ１－εｐ３空间中新的积分型弹塑性本构关系，所建理论预测的结果和实验［１］相当一致，表明理论是合理的     

反平面压电中三相复合本构模型的基本解

给出了三相圆柱压电复合本构模型在承受奇点作用时的基本解答.该解答是通过复势技术结合解析开拓、奇点分析、圆环域上的Laurent级数展开及Cauchy积分公式的运用等而获得的.在所获得的复势的基础上,文中得到了在基体上的奇点作用时各区域上的应力及电位移分布的表达式.     

关于返回映射算法中应力的四阶张量值函数

针对各向同性材料,基于一组相互正交的基张量,建立了一套有效的相关运算方法.基张量中的两个分别是归一化的二阶单位张量和偏应力张量,另一个则使用应力的各向同性二阶张量值函数经过归一化构造所得,三者共主轴.根据张量函数表示定理,本构方程和返回映射算法中所涉及到的应力的二阶、四阶张量值函数及其逆都由这组基所表示.推演结果表明:这些张量之间的运算,表现为对应系数矩阵之间的简单关系.其中,四阶张量求逆归结为对应的3×3系数矩阵求逆,它对二阶张量的变换则表现为该矩阵对3×1列阵的变换.最后,对这些变换关系应用于返回映射算法的迭代格式进行了相关讨论.     

基于中间构形的大变形弹塑性模型

在大变形弹塑性本构理论中,一个基本的问题是弹性变形和塑性变形的分解.通常采用两种分解方式,一是将变形率(或应变率)加法分解为弹性和塑性两部分,其中,弹性变形率与Kirchhoff应力的客观率通过弹性张量联系起来构成所谓的次弹性模型,而塑性变形率与Kirchhoff应力使用流动法则建立联系;另一种是基于中间构形将变形梯度进行乘法分解,它假定通过虚拟的卸载过程得到一个无应力的中间构形,建立所谓超弹性-塑性模型.研究了基于变形梯度乘法分解并且基于中间构形的大变形弹塑性模型所具有的若干性质,包括:在不同的构形上,塑性旋率的存在性、背应力的对称性、塑性变形率与屈服面的正交性以及它们之间的关系.首先,使用张量函数表示理论,建立了各向同性函数的若干特殊性质,并导出了张量的张量值函数在中间构形到当前构形之间进行前推后拉的简单关系式.然后,基于这些特殊性质和关系式,从热力学定律出发,建立模型在不同构形上的数学表达,包括客观率表示的率形式和连续切向刚度等,从而获得模型所具有的若干性质.最后,将模型与4种其他模型进行了比较分析.