红外应力图分析方法的应用

本文运用红外应力图分析方法给出了圆板试件应力图的定量分析结果和一些应用实例。     

薄板弹塑性弯曲的X样条有限条方法

薄板弹塑性弯曲的Ｘ样条有限条方法叶金铎，杨海元（天津大学冶金分校，３００４００）（天津大学，３０００７２）关键词Ｘ样条有限条，弹塑性，分层方案，不分展方案，不规则区域１前言采用有限元法解弹塑性问题，计算量大、计算费用高，采用传统有限条法解弹塑性问题又...     

基于能量原理的双稳态各向同性柱壳力学特性研究

双稳态结构可以在伸展和卷拢两种状态下均保持稳定,作为一种新型可展开空间结构,其在航空航天等领域具有广阔的应用前景。选取各向同性材料作为研究对象,并假定该材料为理想弹塑性材料。建立柱壳的力学计算模型,推导结构变形时应变能的解析表达式,基于能量原理导出柱壳在两个稳定状态下的卷曲半径。结果表明,基于全量理论和增量理论的模型均能反映结构的双稳态特性,但后者能更准确地预测两个稳态对应的卷曲半径的大小。对于文中给定的柱壳,全量理论导出的卷曲半径R3x相对于增量理论结果误差为5.2%~11.6%,R5y相对误差为29.8%~41.3%。另外,应用有限元软件ABAQUS对各向同性柱壳结构的双稳态过程进行数值模拟,数值结果与增量理论结果的相对误差为0.9%~13.2%,二者吻合较好。     

Plastic analysis of the crack problem in two-dimensional decagonal Al-Ni-Co quasicrystalline materials of point group 10,10

The fundamental plastic nature of the quasicrystalline materials remains an open problem due to its essential complicacy. By developing the proposed generalized cohesive force model, the plastic deformation of crack in point group 10, 10 decagonal quasicrystals is analysed strictly and systematically. The crack tip opening displacement （CTOD） and the size of the plastic zone around the crack tip are determined exactly. The quantity of the crack tip opening displacement can be used as a parameter of nonlinear fracture mechanics of quasicrystalline material. In addition, the present work may provide a way for the plastic analysis of quasicrystals.     

金属泡沫材料压缩响应模式转变分析

金属泡沫材料的压缩响应是微结构相关的,低无序时以单一塌缩带的形核和扩展为主,高无序度时,主要是扩展能力很弱的弥散塌缩带形核所控制。基于考虑材料微结构Weibull分布的应变梯度塑性模型,探究了胞孔塑性屈曲时,相对强度改变和相对密度改变对变形模式转捩的影响。研究发现:当相对密度改变量为定值时,随相对强度改变量的增大,变形模式的转变在较低的无序度下发生。而强度改变量为定值时,相对密度改变量的变化对多孔材料压缩变形模式转变的临界无序度无确定的影响规律,但变形模式转捩点的应力水平随相对密度改变量的减小而下降。     

ABAQUS混凝土损伤塑性模型中损伤因子的率相关性及实现方法

ABAQUS程序中最常用的混凝土损伤塑性（concrete damage plasticity, CDP）模型无法实现损伤因子与应变率相关。为了准确描述混凝土材料在高应变率下的损伤特性,基于CDP模型定义了新的应变率场变量,编制了VUSDFLD用户子程序,开发了能够考虑损伤因子率相关性的改进的CDP（modified CDP,MCDP）模型。MCDP模型采用能量法求解混凝土拉压损伤因子,主求解程序能够随着应变率场变量的变化而自动更新不同应变率对应的损伤参数,计算得到的混凝土单轴静态加载结果与CDP模型吻合较好。MCDP模型对高应变率下动态压缩性能的模拟结果表明:混凝土材料在不同应变率下的拉压损伤对其动态力学性能有显著影响,编制的VUSDFLD子程序和MCDP模型能够有效地解决损伤应变率相关的模拟难题,可以准确地模拟爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动态响应,为预测爆炸冲击等强动载作用下混凝土结构的响应和破坏提供了更可靠的技术途径。     

锻造镦粗Mo-La2O3的横向塑性和组织

利用锻造镦粗工艺制备了高横向塑性Mo-La2O3棒材,并检测了其在退火过程中横向弯曲性能,观察了其组织结构,利用SEM进行了断口形貌分析。结果表明:Mo-La2O3棒经锻造镦粗变形85%后横向具有较好的塑性,延伸率达到了2%,在退火过程中横向塑性逐渐升高,在1200℃时延伸率达到10%以上,经1570℃退火1 h后,合金发生了再结晶,此时延伸率为1.5%;Mo-La2O3棒中形成了大量的位错胞亚结构,胞内有大量的位错缠结在一起,这些位错还被La2O3钉扎;Mo-La2O3棒经1200℃退火后,断口有"分层"现象,且断口上具有明显的河流状花样和解理台阶,断裂面上伴有大量塑性变形的韧带和撕裂岭。     

增材制造微结构演化及疲劳分散性计算

为了预测增材制造中工艺参数?微结构?力学性能之间的关联规律, 提出了集成离散元、相场模拟、晶体塑性有限元和极值概率理论的计算方法, 揭示了激光扫描速度对微结构演化、屈服应力和疲劳分散性的影响. 首先, 采用离散元实现了重力作用下粉床在已凝固层表面上的逐层铺设; 其次, 通过热?熔体?微结构耦合的非等温相场模拟, 获得了熔体、气孔、晶界、晶粒取向等的时空演化以及最终形成的多晶微结构; 然后, 应用晶体塑性有限元计算了增材制造多晶微结构的宏观力学响应, 并得到表征疲劳裂纹萌生驱动力的疲劳指示参数(FIP); 最后, 采用极值概率理论分析了增材制造多晶微结构的FIP极值分布规律及疲劳分散性. 以316L不锈钢选区激光熔化增材制造为例的计算结果表明: 增材制造微结构的宏观屈服强度随激光扫描速度的增加而降低, 且呈各向异性; FIP极值符合Gumbel极值分布规律, 激光扫描速度增加可降低增材制造微结构疲劳分散性, 但会导致FIP极值升高, 使得疲劳裂纹萌生驱动力增加, 疲劳寿命降低.      

2021-12期目录

本文综述结构冲击动力学的国内外研究进展,在时间区间上聚焦于2010—2020这十来年发表的文献,同时提及在此之前的奠基性工作。在内容上,首先着眼于结构冲击动力学的基本科学问题,如概念、模型和工具,它们源于和用于结构在爆炸与冲击下的塑性动力响应、失效和重复受载等;也介绍典型薄壁结构件的动力行为,以及运动的物体和结构物对固壁的撞击和反弹。注意到近十多年来由于轻质材料（如多胞材料、3D打印的超材料等）和以它们为芯层的轻质结构的大量涌现,以及对生物材料和仿生结构的极大兴趣,对这些材料和结构的冲击动力学行为的研究构成了本文的后半部分。最后指出,在多尺度框架下以更全面的视角研究材料-结构-性能的内在规律,已成为推动冲击动力学继续发展的一个强大的新趋势。     

触变/非触变水凝胶的傅里叶变换流变学研究

通过傅里叶变换流变学(FTR)方法,考察了2种屈服应力流体(触变性凝胶和非触变性凝胶)在不同频率大振幅振荡剪切流场(LAOS)下的非线性流变行为.研究发现2种凝胶不同的内部结构对LAOS下的非线性行为和屈服转变行为有显著的影响.对于非触变性凝胶,其非线性强度随应力的增大呈连续变化的趋势,并且转变过程体现了微结构单元形变、松弛以及相对滑移与振荡频率的耦合关系;而对于触变性凝胶,其非线性强度随应力增加呈现非单调变化,表明了固液转变过程是通过多次的局部结构破坏发生的.