循环接触下安定状态问题的研究

基于线性随动强化理论,运用算子分离技术,研究将弹塑性问题转换为弹性问题和残余问题的分析方法,且针对循环载荷接触安定状态,建立了计算机分析程序.该研究能够分析计算弹塑性接触载荷在安定状态下的应力、残余累积应变及残余应力.分析计算了不同载荷的安定状态,并探讨其残余应力场的分析方法.     

不同应变强化模型下结构安定性的研究

变载作用下弹塑性结构的安定性研究是一个有实际意义的课题，而结构的安定性与材料的强化规律有很大关系。本文对几种典型的强化模型下的结构安定性进行了研究，给出了在随动强化和组合强化条件下结构实现安定的条件，所得结论简化了应变强化条件下结构的安定分析。     

棘轮安定曲线在不锈钢压力容器应变强化技术中的应用

应变强化是不锈钢压力容器结构实现轻型化的重要途径,而应变强化内压的确定则是应变强化技术的核心。为了能够更准确有效地达到结构应变强化的目的,对循环加载的应变强化方式进行了研究。通过304不锈钢材料的室温单轴棘轮试验,建立了应力比R0条件下的棘轮安定曲线。根据Mises等效原理,利用该曲线通过一次弹塑性有限元分析直接获得结构在循环载荷作用下的强化内压和产生的塑性应变,与试验结果吻合较好,说明运用循环加载的应变强化方式可以有效地达到应变强化的目的。在达到相同的应变强化程度要求下,该方法降低了强化内压,因此可以减小过载加压的风险。     

三维结构安定分析的直接算法

基于线性随动强化理论和Von Mises屈服准则,对蒙板结构直接安定分析法进行了扩展,建立了结构的三维安定直接分析法.根据投射原理,推导出结构发生塑性安定的存在条件,便于调整控制加载步长和载荷历程.采用逐次增量加载方式,确定出背应力的偏移范围,克服了原始直接分析法不能获得安定极限的缺陷,并得到安定极限条件下结构中残余应力与应变的分布状况.该数值方法将弹塑性问题分解为弹性问题和特征应变决定的残余问题,节约计算时间,提高计算效率,将该算法应用于相关算例,并与有关数值结果相比较,验证了该算法的有效性.     

变曲率连续滚滑接触安定性的数值方法研究

针对接触表面变曲率的特点,引入局部坐标系,构造出局部坐标下残余应力应变场的分布状态,建立了变曲率连续啮合过程中安定状态残余应力的计算方法。该数值方法将弹塑性问题分解为弹性问题和特征应变决定的残余问题,并采用增量映射方法求解特征应变决定的残余问题,可直接得到接触安定状态下的接触残余应力,并随之进行安定极限的判定。采用该数值方法计算了不同曲率处接触点的安定极限,给出了安定极限与摩擦因数之间的关系,并与有关数值结果相比较,验证了该算法的有效性。     

理想塑性结构极限与安定分析的数值方法

极限分析和安全分析的近代发展方向是寻找通用性强，计算效率高的数值方法。本文介绍将有限单元法和数学规划法相结合的、同时适用于极限分析和安全分析的统一数值方法，包括下限格式和上限格式。     

极限分析和安定分析的并行算法

本文基于结构极限分析和安定分析的温度参数法，研究了线性规划的并行算法，温度参数法求解的关键是线性规划的求解效率，在分布式布储的多处理机系统上，采用了线性规划的分块单纯形法。对相当于大量工况的结构，子结构是一个很好的并行结构分析方法。     

含缺陷轴对称体的安定与极限分析

利用静力安全定理得到了计算轴对称体安定与极限载荷的统一格式，采用温度参数法构造安定分析所需的残余应力场，为了克服对工程实际问题进行安定分析时解题规模与计算精度的矛盾，针对轴对称体的特点，采用两种线性化方案对屈服面进行线性化处理，即直接内接法和在降维应力偏量空间中对屈服面的线性化处理，使安定分析转化为一线性规划问题，在简化过程中合理选择线性化方案以便使应力校核点接近精确的屈服面；为了减小计算量，在求     

非线性随动强化条件下的安定定理

基于经典的安定理论与随动强化模型的一般性质,将结构在强化过程中的背应力计入Von Mises屈服准则,建立了随动强化条件下结构的静力安定定理;将背应力与对应的塑性应变率的点积在一个载荷循环内的积分计入塑性耗散功,建立了随动强化条件下结构的机动安定定理,扩展了经典安定理论的应用范围。针对两种定理的存在格式进行了理论证明,并以推论形式给出了结构在随动强化条件下静力安定和机动安定另外两种存在格式。结果表明,随动强化材料的安定状态和安定极限不受强化过程的影响,只取决于材料的初始屈服应力和最终屈服应力。     

SIMPLE SHAKEDOWN OF STRUCTURES UNDER VARIABLE MULTI-LOADINGS

The shakedown analysis of structures under variable multi-loadings is considered, and the corresponding simple shakedown condition is presented in this paper. Distribution of fixed stresses field is given, and the self-equilibrium of fixed stresses field is analyzed. Elastic shakedown and plastic shakedown conditions are presented based on the fixed stresses field. The theorem is convenient to evaluate the shakedown limit of structures under cyclical variable multiloadings through solving positive scalar fields and fixed stresses field factors at a series of dangerous positions of the structure, and tedious computations are avoided. Finally the theorem is applied to a thick-walled cylindrical tube under variable pressure and temperature, and the rolling contact problem. The results are in good agreement with some computational results.     

结构安定分析的Galerkin边界元方法

基于Melan静力安定定理,利用Galerkin边界元方法建立了多组交变载荷作用下结构安定分析的下限计算格式.在给定载荷域的载荷角点所对应载荷作用下,采用Galerkin边界元法计算相应的虚拟弹性应力场,并且利用结构在Galerkin边界元弹塑性增量计算中同一增量步中不同迭代步之间的应力差作为自平衡应力场的基矢量,通过这些基矢量的线性组合构造了自平衡应力场,大大降低了所形成的数学规划问题的未知变量数.并通过复合形法对非线性规划问题直接进行求解,得到了结构在交变载荷作用下的下限安定乘子.计算结果表明,所采用的方法具有较高的精度和计算效率.     

影响弹塑性结构安定性的各种因素

安定分析是结构设计或承载能力研究的一个重要方面。本文首先简单介绍了经典安定理论、分析方法及其工程应用,然后从影响安定性的诸因素出发,对安定理论的近期发展进行了综述,包括安定理论在热载荷、几何效应、应变强化效应、动力效应等方面的推广和应用,塑性应变(或残余变形)的限制方法,以及安定性的实验成果等。      

用摄动法分析准静态载荷下弹塑性结构的安定问题

本文借助于摄动法用分段线性加载面讨论了弹塑性结构在准静态载荷下的安定问题,给出了一个普遍适用的不等式,由此导出了广义的米兰(Melan,1938)安定准则以及位移与塑性变形的界,并举例进行了说明。     

弹塑性强化结构在考虑二阶几何效应下的动力安定理论

本文是在采用分段线性屈服面和对结构进行离散化的基础上,在考虑惯性力、阻尼力以及二阶几何效应的情况下,对结构进行了安定分析,提出了两个推广的动力安定定理.     

弹塑性结构安定下限分析的无网格局部Petrov-Galerkin法

将基于Voronoi结构的无网格局部Petrov-Galerkin法与减缩基技术相结合,建立了一种安定下限分析的新方法.为了克服移动最小二乘近似难以准确施加本质边界条件的缺点,采用了自然邻近插值构造试函数.通过引入基准载荷域上载荷角点的概念,消除了安定下限分析中由时间参数所引起的求解困难.利用减缩基技术,将安定分析问题化为一系列未知变量较少的非线性规划子问题.在每个非线性规划子问题中,自平衡应力场由一组带有待定系数的自平衡应力场基矢量的线性组合进行模拟,而这些自平衡应力场基矢量可应用弹塑性增鼍分析中的平衡迭代结果得到.算例结果汪明了提出的分析方法的有效性.     

随动强化结构的安定性分析

本文提出并证明了随动强化结构不可能发生累积塑性破坏,即交变塑性是指唯一可能的破坏形式,并且与时间无关的平衡力系对结构的安定性没有影响。     

基于圆筒模型的热障涂层安定分析

热载荷作用下,由于热障涂层(thermal barrier coatings, TBCs) 各层材料的热不匹配以及材料参数的温度相关等因素,会使热障涂层界面区域存在复杂的应力应变场,影响系统安定性,并导致涂层开裂和剥落. 将热障涂层外凸和内凹微观界面结构简化为多层圆筒模型,借助经典机动安定定理,利用特雷斯卡(Tresca) 屈服准则和增量破坏准则处理对时间的积分问题,避免了常规安定性分析的数学规划问题,建立了热障涂层安定极限分析方法,将材料屈服强度随温度变化关系简化为双线性关系,利用补偿变换的方法简化求解过程,对典型热障涂层安定性进行了研究. 结果表明,利用基于圆筒的安定极限分析方法,能够方便求解安定极限,便于工程应用;热障涂层安定极限值明显高于弹性设计值,且界面外凸区域安定极限高于内凹区域极限值,结构首先在内凹处失效;圆筒模型基体曲率和涂层厚度越大,结构安定极限越高,分析结果与试验结果一致;所建立的热障涂层安定分析方法,对进一步研究考虑蠕变因素影响的热障涂层安定性具有重要意义.