5083H111铝合金宽应变率拉伸动态本构模型

结合5083H111铝合金较宽应变率范围2×10-4 ~ 4×102s-1内的拉伸实验数据,揭示该铝合金的拉伸“V”型率效应特征,分析对数应变率敏感系数λ和切线模量Et的应变率和应变相关性,进而通过对Johnson-Cook模型的修正来建立合理描述5083H111铝合金较宽应变率范围内的动态拉伸本构模型。建立的动态本构模型中,流动应力包括应变率相关和应变相关两部分。该模型合理描述了5083H111铝合金的拉伸“V”型率效应特征,预测结果与实验结果较为一致。另外,结合破坏应变的对数应变率敏感系数β,得到了拉伸破坏应变预测方程,其预测结果也与实验结果基本一致。     

典型循环本构模型对316L不锈钢单轴棘轮行为预测结果评估

分别采用Dafalias-Popov模型,AF模型,OW II模型,AF-OWΙ模型和AF-OW II五种典型循环本构模型对316L不锈钢单轴棘轮行为进行模拟和预测,并对预测结果进行评估。结果表明:Dafalias-Popov模型在循环前期对材料的棘轮应变演化描述得比较合理,但最终预测到安定的棘轮效应;AF模型对单轴棘轮的预测值偏大;AF-OWΙ模型不能较合理地描述棘轮应变率的演化;AF-OW II模型和OW II模型对单轴棘轮应变及其演化速率能够进行合理地预测,且OW II模型比AF-OW II模型预测的棘轮应变值更低。进一步在此基础上对AF-OWΙ模型进行了改进,提高了其对单轴棘轮行为的预测能力。     

形状记忆合金增韧大块金属玻璃复合材料界面失效分析

基于线性内聚力模型,建立三维代表性体积单元,对形状记忆合金颗粒与金属玻璃基体界面分离(即界面脱粘)过程进行了有限元模拟,并讨论了弱界面对复合材料力学性能的影响。结果表明:界面性能的好坏显著影响基体与颗粒之间的应力传递;随着界面弹性模量的降低,界面的失效应变越大,复合材料整体的失效应变也越大。     

聚碳酸酯非比例多轴棘轮行为的实验研究

在室温下,对聚碳酸酯进行了一系列非比例加载路径下的循环变形实验。首先讨论了不同非比例路径对聚碳酸酯多轴棘轮行为的影响,其次讨论了轴向平均应力和应力幅值及其历史的影响。实验结果表明:聚碳酸酯在不同非比例路径下均产生了明显的棘轮行为,且棘轮变形的大小明显依赖于加载路径的形状;非比例多轴棘轮行为明显地依赖于轴向平均应力和应力幅值的大小及其历史。     

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。     

棘轮行为及其本构模型和工程应用的研究进展

棘轮行为(Ratcheting)是非对称应力循环加载下材料特有的一种非弹性循环变形特征,是结构安全性和寿命评估中必须考虑的一个重要因素,近二十多年来已经引起了国内外研究者的广泛重视.本文详细评述了近几年来循环棘轮行为的实验研究、本构模拟和模型的有限元实现以及工程应用方面的研究现状,并在此基础上对今后的研究方向提出了一定的建议.     

短纤维金属基复合材料应力传递的有限元分析

基于短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和三维细观力学模型,利用弹塑性有限元分析方法对该复合材料中基体与纤维间的应力传递进行研究,研究中主要讨论了基体、纤维和界面的力学性能以及纤维位向的变化对应力传递和应力分布的影响。研究表明,复合材料微结构参数的变化将显著影响基体与纤维间的应力传递和复合材料中的应力分布,复合材料设计过程中必须考虑合理的微结构特征。     

梯度纳米晶NiTi形状记忆合金的超弹性和形状记忆效应相场模拟

通过建立考虑两个马氏体变体的二维相场模型,对梯度纳米晶镍钛(NiTi)合金系统的超弹性、单程和应力辅助双程形状记忆过程进行了模拟和预测.模拟结果显示: 在梯度纳米晶NiTi合金的超弹性过程中,较粗晶粒的区域保留了传统粗晶的马氏体相变和逆相变特征,即局部马氏体带的形核-扩展和缩减-消失, 而随着晶粒尺寸的减小,细晶粒区域表现为均匀相变的特点, 即无局部马氏体带产生; 此外,在超弹性和形状记忆过程中,马氏体相变和重取向都首先在较粗晶粒区域开始并逐步向细晶粒区域传播,而逆相变则相反.马氏体相变和重取向的逐步扩展使梯度纳米晶NiTi合金的应力-应变和应变-温度曲线呈现出“硬化状”,其可归因于纳米多晶NiTi合金中马氏体相变对晶粒尺寸的依赖性,即随着晶粒尺寸的减小, 相变或重取向壁垒逐渐增大,马氏体相变或重取向的形核、扩展越来越困难. 可见,梯度纳米晶结构具有比传统均匀晶粒尺寸NiTi合金更宽的相变应力区间、重取向应力区间和相变温度区间,可显著提高该合金非弹性变形的可控性.      

相对吸湿度对尼龙类材料单轴棘轮行为的影响

由于尼龙类材料易于吸收环境中的水分,进而在不同湿度条件下体现出不同的力学特性,因此,本文研究了以尼龙6为典型对象,通过两种相对吸湿度(RHs=0、1.0和2.12%)下的应力控制循环变形实验,研究了相对吸湿度对尼龙类材料的单轴棘轮行为的影响,讨论了不同相对吸湿度和不同峰值应力保持时间（即0、5和10s）下该类材料的棘轮变形特征。实验结果表明：尼龙类材料在非对称应力循环加载过程中产生了明显的棘轮行为,其棘轮变形包括可恢复的粘弹性和不可恢复的粘塑性变形两部分;棘轮应变随着峰值保持时间的增加而增加,体现出明显的时间相关性;相对吸湿度越高,棘轮效应越明显,不可恢复的粘塑性变形所占份额越大。     

纳米单晶NiTi合金单程形状记忆效应的分子动力学模拟

采用基于第二近邻修正型嵌入原子势的分子动力学方法研究了纳米单晶NiTi合金的单程形状记忆效应,详细阐明了温度诱发马氏体相变和应力诱发马氏体重定向过程中纳米单晶的变形行为和微结构演化,进一步分析了加/卸载速率对NiTi合金单程形状记忆效应的影响。结果表明,NiTi纳米单晶在应力加载过程中发生马氏体重定向,卸载后存在残余应变;当加热到奥氏体转变结束温度以上时,马氏体逆相变为奥氏体相,残余应变逐渐减小,但未完全回复;随着应力加载速率的增加,重定向临界应力和模量逐渐增加;再次降温过程中不同加载速率下的原子结构演化各不相同。