可压缩球膜的膨胀和分叉

利用大变形迭加小变形的一般方法详细考察了可压缩球膜的膨胀和分叉问题.得到了可压缩球膜分叉的控制微分方程组,并通过求解非线性偏微分方程组,给出了不同情形的分叉模式及相应的分叉判据,但为了与Alexancler的实验对比,只认为01模式的分叉解在物理上是可行的.结果表明:可压缩球膜分叉解的控制微分方程组与不可压缩时非常相似,都只有3个独立的弹性系数,但弹性系数的定义是不同的;从理论上证明了可压缩球膜的分叉也是在内压达到极大值之后发生的,且在球膜的膨胀过程中.当内压达到极大值后,球膜的形状不再是标准的球形.而是上半球的厚度变大,下半球厚度变小,此时球膜分叉了,这与实验结果是一致的.     

不可压缩组合球体的空穴和分叉

利用有限变形弹塑性理论和超弹性理论,研究了组合线性强化弹塑性-超弹性球体在径向拉伸死载荷作用下的空穴生成问题.确定了外载荷与空穴半径的函数关系,给出了空穴形成时应力的分布,讨论了材料硬化参数对外载荷和应力分布的影响.结果表明:空穴半径是以某有限值突然出现的,且存在着上界和下限;拉伸死载荷随着空穴半径的增大先减小再增大;径向应力在空穴处为零而环向应力则在空穴处形成应力集中,其实正是这种应力集中,导致了空穴的出现.本文的研究结论可以为橡胶材料的增韧技术提供一定的理论参考依据.     

橡胶圆柱体的平面外剪切变形分析

利用Gao Y C给出的一类不可压缩的应变能函数,分析了不均匀橡胶圆柱体受平面外剪切变形问题.通过平面外剪切变形问题的变形模式,并结合应力和位移的边界条件以及界面连续条件得到了位移场和应力场在瞬时构型中的解析解,并讨论了材料的不均匀性对位移场及应力场分布的影响.结果表明:不均匀模型可以方便地退化成均匀模型;橡胶圆柱体的不均匀性对位移场和应力场的分布有着重要影响.     

基于对数应力率大应变本构关系的参数标定研究

在所有率型弹塑性本构模型中,只有对数应力率对应的本构模型能够满足自适应准则.基于对数应力率,采用实心圆轴扭转实验,对大应变弹塑性本构模型中的参数标定问题进行了讨论.推导出了考虑Swift效应时端部自由实心圆轴扭转变形的变形率、对数旋率、Kirchhoff应力及Kirchhoff应力的对数应力率.对于等向强化大应变弹塑性本构关系,给出了由实心圆轴扭转实验标定的、基于Kirchhhoff应力对数应力率的本构关系中塑性刚度函数的表达式.分析了扭转圆轴的Swift效应对塑性刚度函数的影响.结果表明,实心圆轴扭转的轴向伸长变形和径向变形对基于对数应力率大应变本构关系中的塑性刚度函数都有影响.当不考虑Swift效应时,所得塑性刚度函数表达式与不考虑Swift效应时基于Jaumann应力率的塑性刚度函数表达式相同.     

理想弹塑性压力敏感性材料中球形孔洞的动态扩展研究

通过椭圆形的屈服方程和自相似假设,结合Hopkins三区模型,研究了理想弹塑性压力敏感性材料中球形孔洞的动态扩展问题,得到了塑性区场量的非线性控制微分方程组。通过弹性区的应力场以及弹塑性边界的塑性屈服条件,给出了塑性区的初值,并应用打靶法给出了问题的数值解。结果表明:与幂硬化材料中的应力场变化不同,理想弹塑性压力敏感性材料中,应力场的变化较小,且基本不受参数孔洞膨胀速度m和压力敏感性参数α1、α2的影响;随到孔边距离的减小,应变明显增大,同时相对密度稍有增大。