基于多尺度特征应变均匀化计算HCP多晶体塑性

结合基于位错密度的晶体塑性模型与特征应变均匀化方法来分析HCP晶体结构材料的力学行为,拟开发一种计算模型用于有效捕捉以及预测微观与结构尺度的裂纹产生。首先,与传统的晶体塑性有限元相比,该多尺度模型可以提高计算效率并同时保持微观尺度的捕捉精度。其次,将模型与试验结果的差值为优化目标,在满足物理学定义的条件下得到合理的材料参数。最终,结构尺度的模拟显示该模型可以获取在结构尺度与微观晶粒尺度的潜在裂纹生长区域。     

基于多尺度特征应变均匀化计算HCP多晶体塑性

结合基于位错密度的晶体塑性模型与特征应变均匀化方法来分析HCP晶体结构材料的力学行为，拟开发一种计算模型用于有效捕捉以及预测微观与结构尺度的裂纹产生。首先，与传统的晶体塑性有限元相比，该多尺度模型可以提高计算效率并同时保持微观尺度的捕捉精度。其次，将模型与试验结果的差值为优化目标，在满足物理学定义的条件下得到合理的材料参数。最终，结构尺度的模拟显示该模型可以获取在结构尺度与微观晶粒尺度的潜在裂纹生长区域。     

有限变形下单晶变温本构模型

本文构造了单晶热弹粘塑性的本构模型,模拟材料在不同温度下的力学行为。该模型以晶体热运动学作为分析变形的基础,即考虑温度变化情况下总体变形梯度的乘式分解,建立温度影响下的以弹性变形梯度为基本变量的控制方程来描述单晶材料的变形,算法采用隐式积分方法来求解控制方程以保证计算的稳定性。模型能反映单晶材料变形过程中温度对应力-应变响应的影响。     

具有层状微观结构的NiTi单晶本构模型

建立了应力诱发的具有层状微观结构的NiTi单晶本构模型. 模型考虑母相和马氏体相弹性各向异性性质的差异, 以NiTi单晶相变过程中可能出现的24个马氏体变体为基础, 利用相变驱动力和理想界面的连续条件推导了马氏体相变的发生及发展过程, 以及单晶相变过程中宏微观应力应变的演化, 数值模拟了在不同加载方向材料的应力应变响应.结果表明, 对于不同的加载方向, NiTi单晶既存在强化也存在软化现象.      

一个新的形状记忆合金模型

借助于Tanaka用一维形核动力学方程导出的指数形式的相变百分数,建立了一个新的形状记忆合金本构模型.提出了不同相变条件下的可恢复形状记忆应变的表达式;考虑了材料在变形过程中马氏体的重定向作用;克服了Tanaka系列模型不能描述当材料为完全马氏体状态时的力学行为的缺点.本模型较现有的形状记忆合金本构模型均简单,便于应用,实验证明了模型的正确性.     

考虑界面行为的SMA纤维复合材料模型

构造了一个考虑部分界面开脱情况下SMA长纤维复合材料的双圆柱模型.在理想界面区域SMA纤维所受的轴力恒定,而在开脱区域则考虑为受线性变化轴力.计算结果表明,开脱区长度及临界界面剪应力只对SMA纤维的相变区有很明显的影响,而对母相及马氏体相的弹性变形区没有影响.这对进一步研究SMA纤维增强复合材料的性能提供理论帮助.     

A NEW MODEL OF SHAPE MEMORY ALLOYS

A new constitutive model of shape memory alloys ( SMAs) based on Tanaka ' s martensite fraction exponential expression is produced. This new model can present recoverable shape memory strain during different phase transformation, and reflect the action of martensite reorientation . Also it can overcome the defect of Tanaka ' s Model when the SMAs ' microstructure is fully martensite . The model is very simple and suitable for using , and the correct behavior of the model is proved by test.     

SMA长纤维铝基复合材料的热力学性能

从作者建立的增量型的SMA本构关系出发 ,借助于细观力学的方法 ,推导出了新的长纤维SMA复合材料的增量型细观本构模型 ;应用此模型分析了该复合材料的在循环热载作用下的力学性能 ,尤其是计算了复合材料在不同条件下残余应力的变化 ,这对智能复合材料的设计提供了很大帮助。     

层状复合材料的弹塑性模型

通过将宏微观应力及应变分成面内及面外两部分,利用理想界面上的面外应力与面内应变连续条件,应用微观应力及应变均匀化方法得到了两层复合材料的弹塑性分析模型,并在此基础上构造了多层复合材料的全量型三维显式本构模型.各向同性层组成的复合材料算例表明了该模型的可靠性,同时该模型完全适用于各向异性层组成的复合材料弹塑性分析.     

单晶有限变形的热力耦合计算模型

以弹性变形梯度作为基本变量,结合热力学理论构造了单晶有限变形的热、力耦合计算模型。该模型考虑了温度、变温速率以及塑性耗散等条件对单晶有限变形的影响,相对于传统的以弹性变形梯度为基本变量的晶体塑性模型,算法能够体现温度效应的影响。采用隐式的积分方法对建立的控制方程进行计算以保证求解过程的稳定。以1100Al单晶为例计算了不同升温、降温速率,以及不同应变率影响下的材料应力-应变的响应。结果表明,模型能较好地反映变温过程中,单晶各向异性性质的演化以及应力、应变之间关系的变化。