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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 171 毫秒
1.
李星 《力学与实践》1994,16(6):27-30
本文运用Muskhelishvili复变方法研究周期桶状垫圈全平面应变问题。将此特殊的三维弹性问题归结为求解三个复应力函数所满足的解析函数边值问题。对相同材料和不同材料(但μ ̄+=μ ̄-)两类问题分别进行了讨论,并获得了其封闭解。  相似文献   

2.
热弹性结构的拓扑优化设计   总被引:4,自引:1,他引:3  
针对热弹性连续体拓扑优化存在的中间密度问题,以骨架式结构为研究出发点, 分析了热、力耦合场作用下的结构拓扑构型设计,对比了SIMP和RAMP两种材料惩罚模型对 消除中间密度值的应用效果,阐述了在相同惩罚模型下,拓扑优化解对热、力两类载荷相对 大小的依赖性. 在此基础上,提出以不同惩罚模型应对两类载荷的处理方法,通过骨架式结 构和连续体结构数值算例,验证了该方法的可行性和有效性.  相似文献   

3.
惯性载荷作用下结构拓扑优化   总被引:1,自引:0,他引:1  
针对惯性载荷作用下的结构拓扑优化设计问题,基于结构整体柔顺度的灵敏度计算公式的推 导,阐述了此类问题目标函数的非单调特征;根据载荷与单元刚度的设计相关性,分析了多 种材料插值模型对优化结果和迭代过程的影响. 在此基础上,提出可变参数的RAMP模型,对 不等式体积约束和纯自重作用下的拓扑优化问题,通过稳定的优化迭代过程得到逼近理 论最优解的优化结果. 理论分析和数值算例表明,设计相关惯性载荷导致结构柔顺度的灵敏 度不再永远为负值,即柔顺度不再是单调减函数;惯性载荷作用下拓扑优化结果并不总是达 到体积约束上限,即材料用量越多结构刚度未必越大;已有的ESO和MP类优化方法的优化结 果存在明显的区别,而选择适当的材料插值模型能够很好的将两类优化方法的结果统一起来.  相似文献   

4.
层合结构压电器件的机电耦合响应   总被引:1,自引:0,他引:1  
压电传感嚣和致动器都可以看成是由压电材料层和非压电(弹性)材料层交替铺设而成。对于这类任意铺设的层合板悬臂梁结构,推导出了表示力学变形与外加电场之间耦合效应的解析表达式。进而,又推导出了两类(一类为单层压电-弹性层。另一类为双层压电-弹性层)层合型悬臂梁结构机电耦合性能的解析公式。在该机电耦合模型中,包括了两个压电常数d211和d222。最后。通过比较解析解、实验值以及有限元计算结果,发现它们吻合得很好。  相似文献   

5.
利用能量法分析了层状材料(薄膜/基体)弹性接触问题,得到了具有一阶精度的闭合解,给出了求解薄膜弹性模量和泊松比的表达式,并与有限元的数值解进行了比较。二者比较结果表明:在工程材料范围内,理论解与数值解相差在6%以内;同时表明单相材料中剪切模量与弹性模量之间的关系也适用层状材料中的薄膜材料。在数值解的基础上,讨论了薄膜厚度与压头半径的比值对求解精度的影响,发现此比值对精度影响不大。通过对层状材料等效泊松比与等效弹性模量的定义,给出了用压痕实验测定薄膜泊松比与弹性模量的方法。  相似文献   

6.
研究不确定荷载下应力约束拓扑优化结构.不确定荷载用区间变量表示,将不确定性区间荷载用有限个可能工况组合表示,从而将不确定性荷载问题转化为多工况问题.采用基于类桁架材料模型的多工况应力约束拓扑优化方法,求解不确定荷载作用下的拓扑优化结构.推导两杆结构的解析解,通过解析解验证了数值算例方法的有效性.分析比较了几个不确定荷载与确定性荷载作用下拓扑优化结构.  相似文献   

7.
黏弹性组合模型通常有两类表述,一类为基于拉压模量和拉压黏性系数的表述,另一类为基于剪切模量和剪切黏性系数的表述。对于广义Kelvin模型,这两类表述参数间的转换已经建立。但存在理论基础较薄弱、转换的适用范围和适用条件不够明确的问题。从线黏弹性理论出发,考虑岩土工程两种常用的三维假设(常泊松比假设和常体积模量假设),给出了这些假设下黏弹性组合模型蠕变柔量及其复柔量在两类表述之间的转换关系,然后将其应用于广义Kelvin 模型和Poynting-Thomson模型,分别推导出了两个模型在两类表述参数间的转换公式,明确了参数转换的适用范围和适用条件,以及应用于实际工程时须注意的问题。  相似文献   

8.
两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面问题   总被引:2,自引:1,他引:2  
本文研究两种各向异性材料界面共线裂纹的反平面剪切问题。利用复变函数方法,提出了一般问题公式和某些实际重要问题的封闭形式解。考察了裂纹尖端附近的应力分布并给出了应力强度因子公式。从本文解签的特殊情形,可以直接导出两种各向同性材料界面裂纹,均匀各向异性材料共线裂纹以及均匀各向同性材料共线裂纹的相应问题公式,其中包括已有的经典结果。  相似文献   

9.
稳恒扩展裂纹尖端的弹粘塑性场   总被引:16,自引:0,他引:16  
采用弹粘塑性力学模型代替通常的弹塑性模型,对于I型和Ⅱ型问题,分别求得了不可压缩材料中平面应变动态扩展裂纹尖端的指数奇异性场和对数奇异性场,消除了弹塑性解中存在的塑性激波。通过数值计算,分别求得了两种奇异属性的分界线,建立起统一的裂纹尖端奇异性场。  相似文献   

10.
多层材料结构的界面裂纹尖端复应力强度因子   总被引:1,自引:0,他引:1  
本文建立了一种多层材料复合结构的界面裂纹问题分析模型。当两种材料之间插入第三种薄层弹性材料,裂纹位于第三种材料与第一或第二种弹性材料的界面上,且插页材料3^#的厚度相对于裂纹尺寸或平面内其他尺寸很小时,可以得到该问题裂纹尖端的复应力强度因子通式。本文用有限元法对结果进行了数值验证,并进行了有关问题的讨论。  相似文献   

11.
To determine the time-independent constitutive modeling for porous and multiphase nanocrystalline materials and understand the effects of grain size and porosity on their mechanical behavior, each phase was treated as a mixture of grain interior and grain boundary, and pores were taken as a single phase, then Budiansky's self-consistent method was used to calculate the Young's modulus of porous, possible multi-phase, nanocrystalline materials, the prediction being in good agreement with the results in the literature. Further, the established method is extended tosimulate the constitutive relations of porous and possible multi-phase nanocrystalline materials with small plastic deformation in conjunction with the secant-moduli approach and iso-strain assumption. Comparisons between the experimental grain size and porosity dependent mechanical data and the corresponding predictions using the established model show that it appears to be capable of describing the time-independent mechanical behaviors for porous and multi-phase nanocrystalline materials in a small plastic strain range. Further discussion on the modification factor, the advantages and limitations of the model developed were present.  相似文献   

12.
To determine the time-independent constitutive modeling for porous and multiphase nanocrystalline materials and understand the effects of grain size and porosity on their mechanical behavior, each phase was treated as a mixture of grain interior and grain boundary, and pores were taken as a single phase, then Budiansky's self-consistent method was used to calculate the Young's modulus of porous, possible multi-phase, nanocrystalline materials, the prediction being in good agreement with the results in the literature. Further, the established method is extended to simulate the constitutive relations of porous and possible multi-phase nanocrystalline materials with small plastic deformation in conjunction with the secant-moduli approach and iso-strain assumption. Comparisons between the experimental grain size and porosity dependent mechanical data and the corresponding predictions using the established model show that it appears to be capable of describing the time-independent mechanical behaviors for porous and multi-phase nanocrystalline materials in a small plastic strain range. Further discussion on the modification factor, the advantages and limitations of the model developed were present.  相似文献   

13.
通过求解一个第二类Fredholm方程,得到了基于非局部塑性软化模型的应变局部化问题理论解,结果表明,只有在当采用过非局部修正形式的非局部塑性软化模型才能得到应变局部化解,且得到的塑性应变分布和荷载响应依赖于所引入的特征长度及过非局部权参数。通过一维应变局部化有限元数值解,验证了非局部理论的引入能克服计算结果的网格敏感...  相似文献   

14.
以非局部塑性理论为基础,应用状态空间理论,通过局部和非局部两个状态空间的塑性能量耗散率等效原理,提出了一种求解应变局部化问题的新方法,以得到与网格无关的数值解.针对二维问题的屈服函数和流动法则导出了求解非局部内变量的一般方程,并提出了在有限元环境中求解应变局部化问题的应力更新算法.为了验证所提出的方法,对1个一维拉杆和3个二维平面应变加载试件进行了有限元分析.数值结果表明,塑性应变的分布和载荷-位移曲线都随着网格的变小而稳定地收敛,应变局部化区域的尺寸只与材料内尺度有关,而对有限元网格的大小不敏感.对于一维问题,当有限元网格尺寸减小时,数值解收敛于解析解.对于二维剪切带局部化问题,数值解随着网格尺寸的减小而稳定地向唯一解收敛.当网格尺寸减小时,剪切带的宽度和方向基本上没有变化.而且得到的塑性应变分布和网格变形是平滑的.这说明,所提方法可以克服经典连续介质力学模型导致的网格相关性问题,从而获得具有物理意义的客观解.此模型只需要单元之间的位移插值函数具有C~0连续性,因而容易在现有的有限元程序中实现而无需对程序作大的修改.  相似文献   

15.
饱和多孔介质分析解的唯一性与应变局部化分岔   总被引:7,自引:1,他引:6  
张洪武 《力学学报》2000,32(6):686-697
基于不连续性分岔基本理论导出了静态非渗流状态下弹塑性饱和多孔介质应变局部化发生时的临界硬/软化模量,利用二阶功正定性原理研究了两相问题分析解的唯一性问题,并给出了基于主轴空间下解的显式表达式。研究工作表明,在静态非渗流状态下,弹塑性饱和多孔介质分析的唯一性与应变局部化发生的临界条件除了在量值上与单相介质有着明显的不同外两者之间还有许多一致的特性,这些一致的特性对问题的分析是十分重要的。  相似文献   

16.
基于热力学第一定律和非局部塑性理论,提出了一种求解应变局部化问题的非局部方法.对材料的每一点定义了局部和非局部两种状态空间,局部状态空间的内变量通过非局部权函数映射到非局部空间,成为非局部内变量.在应变软化过程中,局部状态空间中的塑性变形服从正交流动法则,材料的软化律在非局部状态空间中被引入.通过两个状态空间的塑性应变能耗散率的等效,得到了应变软化过程中明确定义的局部化区域以及其中的塑性应变分布.应用本方法导出了一维应变局部化问题的解析解.解析解表明,应变局部化区域的尺寸只与材料内尺度有关;对于高斯型非局部权函数,局部化区域的尺寸大约是材料内尺度的6倍.一维算例表明,局部化区域的塑性应变分布以及载荷-位移曲线仅与材料参数和结构几何尺寸有关,变形局部化区域的尺寸随着材料内尺度的减小而减小,同时塑性应变也随着材料内尺度的减小变得更加集中.当内尺度趋近于零时,应用本文方法得到的解与采用传统的局部塑性理论得到的解相同.  相似文献   

17.
The formation of multiple macroscopic shear bands is investigated as a mechanism of advanced plastic flow of polycrystalline metals. The overall deformation pattern and material characteristics are determined beyond the critical instant of ellipticity loss, without the need of introducing an internal length scale. This novel approach to the modelling of post-critical plastic deformation is based on the concept of a representative nonuniform solution in a homogeneous material. The indeterminacy of a post-critical representative solution is removed by eliminating unstable solution paths with the help of the energy criterion of path instability. It is shown that the use of micromechanically based, incrementally nonlinear corner theories of time-independent plasticity leads then to gradual concentration of post-critical plastic deformation. The volume fraction occupied by shear bands is found to have initially a well-defined, finite value insensitive to the mesh size in finite element calculations. Further deformation depends qualitatively on details of the constitutive law. In certain cases, the volume fraction of active bands decreases rapidly to zero, leading to material instability of dynamic type. However, for physically hardening materials with the yield-vertex effect, the localization volume typically remains finite over a considerable deformation range. At later stages of the plane strain simulation, differently aligned secondary bands are formed in a series of bifurcations.  相似文献   

18.
Recent studies have shown that the size of microvoids has a significant effect on the void growth rate. The purpose of this paper is to explore whether the void size effect can influence the plastic flow localization in ductile materials. We have used the extended Gurson‘s dilatational plasticity theory, which accounts for the void size effect, to study the plastic flow localization in porous solids with long cylindrical voids. The localization model of Rice is adopted, in which the material inside the band may display a different response from that outside the band at the incipient plastic flow localization. The present study shows that it has little effect on the shear band angle.  相似文献   

19.
In metal grains one of the most important failure mechanisms involves shear band localization. As the band width is small, the deformations are affected by material length scales. To study localization in single grains a rate-dependent crystal plasticity formulation for finite strains is presented for metals described by the reformulated Fleck–Hutchinson strain gradient plasticity theory. The theory is implemented numerically within a finite element framework using slip rate increments and displacement increments as state variables. The formulation reduces to the classical crystal plasticity theory in the absence of strain gradients. The model is used to study the effect of an internal material length scale on the localization of plastic flow in shear bands in a single crystal under plane strain tension. It is shown that the mesh sensitivity is removed when using the nonlocal material model considered. Furthermore, it is illustrated how different hardening functions affect the formation of shear bands.  相似文献   

20.
铝/硅橡胶复合材料动态压缩行为的研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
通过向开孔泡沫铝中填充硅橡胶而制备了铝 /硅橡胶复合材料 ,在Hopkinson压杆实验装置上对这种材料进行了动态压缩实验 ,分析了其动态压缩应力 应变响应特征 ,并与开孔结构泡沫铝的压缩行为进行了比较。结果表明 :铝 /硅橡胶复合材料的压缩应力 应变响应具有两个阶段的特征 ,即弹性和塑性变形阶段 ;这种复合材料具有较强的应变率效应 ,随应变率的提高 ,其屈服强度和流动应力显著上升。  相似文献   

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