单轴循环载荷下镁合金宏观塑性本构关系研究

基于微观织构演化,本文对镁合金的宏观塑性本构模型进行了改进,得到了室温下镁合金AZ31B和AZ61A单轴循环拉压载荷作用下的应力应变曲线。模型中区分了滑移、孪晶与去孪三种不同微观塑性变形机制,并且研究了它们对材料宏观循环塑性行为的影响。通过引入初始非零背应力来模拟循环应力应变曲线中拉压不对称性,给出了材料在单轴循环拉压载荷下背应力及屈服面的演化规律,并运用线性预测塑性回拉技术与隐式积分法求解相应的非线性方程组,编写了与.ABAQUS接口的UMAT用户子程序。预测与实验结果的比较显示该模型能较好地模拟镁合金材料在单轴循环拉压载荷作用下的力学行为,具有较高的准确性与良好的实用性。     

基于晶体塑性理论的孔洞生长行为研究

采用率相关晶体塑性模型,建立三维胞元计算模型,研究了晶粒取向和晶界对孔洞生长和聚合的影响.比较了不同晶粒取向的单晶和双晶体中孔洞的生长趋势,发现晶粒取向对孔洞生长方向,孔洞形状等有着显著的影响.     

沉淀相的尺寸与形态对镍基合金蠕变行为的影响

镍基合金具有优良的高温力学性能,广泛应用于涡轮叶片等热端部件。沉淀相的尺寸和形态是影响镍基合金力学性能的重要因素。本文在考虑应变梯度的镍基合金晶体塑性本构模型的基础上,引入了各向异性损伤张量,研究了包含两种不同尺寸和三种不同长细比的沉淀相形态的镍基合金蠕变行为。结果表明,该模型能够很好地反映沉淀相的尺寸对镍基合金蠕变行为的影响,与实验结果符合较好。同时,沉淀相的形态也对镍基合金的力学性能产生重要影响,随着沉淀相长细比的增加,镍基合金的蠕变寿命延长,这体现了粗化和形态对镍基合金蠕变行为影响的一种竞争的机制。     

A NUMERICAL STUDY OF INDENTATION WITH SMALL SPHERICAL INDENTERS

The finite element method for the conventional theory of mechanism-based strain gradient plasticity is used to study the indentation size effect. For small indenters （e.g., radii on the order of 10μm）, the maximum allowable geometrically necessary dislocation （GND） density is introduced to cap the GND density such that the latter does not become unrealistically high. The numerical results agree well with the indentation hardness data of iridium. The GND density is much larger than the density of statistically stored dislocations （SSD） underneath the indenter, but this trend reverses away from the indenter. As the indentation depth （or equivalently, contact radius） increases, the GND density decreases but the SSD density increases.     

耦合蠕变损伤的Chaboche粘塑性模型的研究

Chaboche粘塑性统一本构模型由于没有包含损伤变量,在应力恒定时只能得到不变的塑性应变速率,因此不能描述蠕变第三阶段的加速过程.该文按照Lemaitre有效应力的概念,采用Kachanov损伤演化方程,推导了耦合损伤的Chaboche粘塑性流动方程和硬化方程,并链接到有限元软件ANSYS中,将之用于高温合金钢P91的蠕变寿命计算,结果表明耦合损伤模型的模拟值与实验数据基本吻合;为该模型描述蠕变损伤和疲劳交互作用奠定了基础.     

楔形模宽条料超塑性挤压非局部摩擦分析

为了考虑金属材料表面微凸结构对模具与工件接触区域上的非局部摩擦效应,在楔形模宽条料超塑性挤压加工问题中,首次采用Oden等提出的非局部摩擦定律代替经典的库仑摩擦定律,利用主应力法或工程法建立了相应问题的积微分形式的力平衡方程.在简化的情况下,采用摄动法求得所论问题的近似解,并分析了影响应力的非局部效应的相关因素.     

线性强化材料弹塑性分析的自然单元法

自然单元法(NEM)是一种求解偏微分方程的无网格数值方法,其形函数兼具无网格法的特点和传统有限元法的优点.本文基于塑性增量理论,将自然单元法应用于弹塑性问题的分析计算中.为实现近似函数在非凸边界上的线性变化,采用约束的自然单元法(C-NEM)进行形函数计算.给出了增量切线刚度法求解非线性控制方程的相关公式,并对加载状态的确定和过渡状态下比例因子的计算方法等问题进行了深入的研究.编制了Von-Mises屈服准则下线性强化材料模型的二维弹塑性分析计算程序.算例分析表明,用自然单元法分析弹塑性力学问题是可行的,具有前处理过程简单、可以方便地准确施加本质边界条件等优点.     

DISSIPATION-BASED CONSISTENT RATE-DEPENDENT MODEL FOR CONCRETE

An energy-dissipation based viscoplastic consistency model is presented to describe the performance of concrete under dynamic loading. The development of plasticity is started with the thermodynamic hypotheses in order that the model may have a sound theoretical background. Independent hardening and softening and the rate dependence of concrete are described separately for tension and compression. A modified implicit backward Euler integration scheme is adopted for the numerical computation. Static and dynamic behavior of the material is illustrated with certain numerical examples at material point level and structural level, and compared with existing experimental data. Results validate the effectiveness of the model.     

用Excel绘制三铰拱的内力图

Microsoft Excel软件有较强的数据计算能力和图表功能, 利用软 件的内置函数, 设置公式计算三铰拱每一截面的内力, 并应用其图表功能, 绘制三铰拱的内力图. 用Excel软件完 成三铰拱繁琐的内力计算, 准确、快捷地绘制其内力图, 有助于三铰拱的教学, 并提高学生 学习三铰拱的兴趣.     

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.