土的各向同性化变换应力方法

在不同方向的力学参数、结构特性及应力应变关系的不同为材料的各向异性, 建立能够反映这种复杂特性的强度准则、本构模型, 对于材料本构关系的研究具有重要的理论意义. 但材料的各向异性一直是其力学特性描述的难点, 对此, 郑泉水院士提出了各向同性化定理, 为后续研究解决材料的各向异性问题提供了方向及思路. 作者等针对土的应力诱导各向异性提出了变换应力方法, 这种方法同样遵循对材料进行各向异性问题各向同性化处理的思路, 与郑泉水院士的各向同性化定理是一脉相承的, 也是对各向同性化定理的发展. 本文旨在通过分析各向同性化定理与变换应力方法明确两者间的内在联系, 并以土材料的应力诱导各向异性处理为例, 说明在具体材料的各向异性处理过程中面临的现实问题以及变换应力方法是如何解决这些问题的. 分析并给出了变换应力方法应用时的三个合理假设, 推导出了具体的变换应力数学公式, 阐明了在考虑土的应力诱导各向异性的具体函数已经给出的情况下, 在构造土的弹塑性本构模型中采用变换应力方法的必要性.      

数据驱动梯度结构材料弹塑性本构

梯度结构材料因其优异的力学性能被广泛应用于工程结构中.论文整合塑性理论和人工神经网络技术,发展了一种构建梯度结构材料弹塑性本构模型的新方法.该方法基于梯度结构材料不同位置的微结构,构建不同代表性体积单元,进而生成应力应变数据,应用生成的数据训练人工神经网络,建立基于神经网络的材料本构模型.应用该方法,论文开展了针对实际...     

研究材料动态本构特性中的重要作用

在材料动态本构关系的研究中，不论是由波传播信息反求材料本构关系，即所谓解第二类反问题，还是利用应力波效应和应变率效应解耦的方法（如SHPB技术），应力波传播实际上都起着关键作用。在一般性讨论的基础上，就SHPB试验技术分析了应力波传播如何影响材料动态本构特性的有效确定。对于应力/应变沿试件长度均匀分布假定以及一维应力波假定，着重进行了分析。     

构造满足特征值要求的杂交元应力子空间

通过引进适当参数给出了杂交元应力空间特征值与参数之间的关系,从而可以通过调节参数来构造满足特征值即模态刚度要求的杂交元应力子空间。本在位移元本征应力模式基础上引进调节参数,同时,利用矩阵H对角化方法计算杂交元应力子空间的本征应力模式,然后由此方便有效地计算特征值,从而大大提高了计算效率。本通过建立Q4杂交应力元特征值与参数之间关系说明了这一方法是确定可行的。     

人体桡骨支架力学模型及承载性能

针对人体骨组织三维网状孔洞分布特点,得到了一种建立人体骨支架力学模型的方法.利用该方法获得了人体桡骨力学模型,导出了桡骨黏弹性本构模型.通过对桡骨力学模型的承载性能分析,得出:当桡骨受到单向轴向压力时,最大应力出现在通孔孔壁上,且应力与应变的关系是非线性的.     

桁架结构的拓扑优化设计

本文提出了一种杆系结构的拓扑优化设计方法。在本方法中,通过求解一个给出位移场的线性规划确定出结构的新的拓扑形式;将m个位移约束与n个应力约束等效为n个独立的应力约束;接着,利用专家系统技术对所得到的具有新拓扑的结构进行机动性分析並提供修改方案。几个数值实例说明了本方法的可行性。     

考虑体积力时应力函数的求法

求解弹性力学平面问题时,常常引用应力函数解法.但在一般弹性力学教材中,对如何寻求应力函数论述不多.文献[1]、[2]采用了用边界上应力函数φ及其导数的力学意义来确定应力函数.这是一种行之有效的方法,它适用范围较大,力学意义明确,可为寻求应力函数指明方向.但[1]、[2]中有关公式只适于无体力的情况,这无疑地使其应用受到一定限制.本...     

混凝土三维裂纹应力强度因子的简化算法

根据混凝土特性,本文提出了一种计算脆性材料三维裂缝应力强度因子的有限元方法,用以分析混凝土结构物中裂缝的稳定性及危害程度.其特点是不需要在裂缝尖端附近区域划分过细的网络,也不用引入特殊尖端单元,便于在工程中使用.本方法曾用于某拱坝坝肩裂缝稳定判别及应力重分布计算,效果良好.     

复合材料的光学方法

中国力学学会实验应力分析专业委员会与美国实验力学学会(SEM)初步联系,交流技术资料.最近收到该会寄来1986年秋季会议论文集一本.这次会议的主題是,复合材料的光学方法.论文集刊登43篇学术论文.文章的内容主要有以下几个方面:复合材料的无损检测,复合材料的光学方法,光学应用方面,应变计和传感器的应用等.     

G/E材料动态力学性能的应力波实时测定

线性粘弹性复合材料的动态力学性能测定不同于弹性材料静态力学性能的测定,而应力波方法又是不同于其它测定粘弹性本构的方法.本文用纵波沿 G/E长杆中的传播,测出了它的拉压复模量,同时也引建了一套完善的应力波实时测定系统.     

预估结构中的塑性破坏或蠕变疲劳破坏的损伤模型

本文采用卡恰诺夫(Kachanov)的有效应力,从热力学概念发展了损伤的力学理论.对于各向同性的三维损伤,引入当量标量应力,该应力是平均应力和八面体剪应力的线性组合.从而建立了塑性、蠕变和疲劳损伤现象的本构方程.本文阐述了对各类材料验证这三种模型所必要的试验和方法,并且将损伤度量与弹性、塑性或粘塑性效应相联系.本文还给出解预估局部破坏的损伤方程的一些方法上的启示.     

基于深度学习和细观力学的颗粒材料本构关系研究

颗粒材料的本构关系对岩土工程等众多领域至关重要. 不同于传统的唯象本构理论, 本文基于机器学习模型探索了一种细观力学理论指导下的数据驱动型颗粒材料本构关系预测方法. 根据Vogit均质化假设, 建立了小应变条件下颗粒材料应力?应变解析关系, 此关系唯一地确定了一组与颗粒材料本构行为相关的细观组构变量. 这些变量与反应颗粒材料宏观性质的主应力和主应变信息通过一系列离散元三轴压缩数值试验获得. 考虑到细观组构变量为内变量, 不能直接作为本构模型的输入. 本文基于有向图方法将颗粒材料微观结构信息隐式地包含在应力?应变的预测当中, 并采用门控循环单元(GRU)循环神经网络作为基础深度学习模型描述有向图中结点之间的映射关系. 通过将有向图从目标节点沿源节点展开, 整个应力?应变预测模型可由两个神经网络分别训练并组装而成. 将训练后的深度学习模型在全新的数据集上进行测试, 结果表明该训练策略能有效捕捉到颗粒材料在常规三轴任意加卸载, 等中主应力系数b的真三轴加载, 和等平均有效应力p的真三轴加卸载等复杂多轴加载工况下的应力?应变响应关系, 模型具有良好的内插和外推预测能力. 考虑到深度学习模型捕捉颗粒材料力学响应的能力及其开放式学习的特点, 充分结合数据驱动方法和理论本构模型可能是颗粒材料本构研究的一个重要方向.      

大型汽轮发电机转子护环热套应力测试技术研究

本文简要介绍了高温应变测量原理和技术在大型汽轮发电机转子护环热套应力测试中的成功应用.在现场测试工作中摸索出的热应力测试技术和方法是行之有效的,而且获得了满意的试验成果,探明了护环热套应力随温度变化的分布规律,为护环热强度性能和损伤机理的深入研究提供了实验依据.这一成功的测试技术,具有较大的工程意义.     

UH模型切线刚度矩阵对称化及其应用

分析了目前常用的几种土的本构模型三维化方法以及变换应力方法的优势. 详细分析了用变换应力三维化本构模型非关联流动的本质, 针对因采用非关联流动法则而带来的本构模型切线刚度矩阵的非对称性, 建立了本构模型切线刚度矩阵的对称化方法. 将此方法应用于UH模型并进行了有限元分析, 进行了三轴伸长试验有限元分析. 通过以上分析比较发现, 切线刚度矩阵对称化方法能够明显改善有限元分析的收敛性, 缩短分析时间, 有着非常好的应用前景.      

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.     

等p路径十砂土本构关系的归一化特性及数值建模方法

用神经网络对土体进行建模能反映应力路径相关性、反映土的剪胀剪缩以及反映体应力、剪应力对体应变、剪应变的交互影响,因而成为一种比较理想的建模方式.能否在样本有限的情况下获得精度比较高的本构模型正是主要的研究目的.通过研究中密砂在等p路径下的三轴试验曲线,发现其应力-应变关系曲线在常规应力范围内具有归一化特性.选择合适的归一化指标对砂土三轴试验数据进行归一化,以归一化的试验数据为训练样本进行神经网络训练,得到了比较理想的砂土的神经网络本构模型.本构模型仿真值与试验值符合较好,表明所给出的建模方法是合理的.提出的建模方法可以在所有试验数据的基础上自动实现概率寻优,能有效降低噪声信号的干扰、减小试验数据的分散造成的影响.     

辛奇异元方法与含裂纹结构加固问题分析

本文借助于辛体系本征解展开原理和辛共轭正交关系,提出一种辛奇异元模型.并结合有限元软件形成一种新的数值方法和对含裂纹结构分析思路.其最大优势在于:直接给出裂纹的应力强度因子;不受单元网格密度的局限;不受路径的影响.利用该奇异元对含裂纹结构加固问题进行分析,发现了一些特殊的规律.为含裂纹结构加固技术提供依据.     

新书介绍

《水工建筑物光测应力分昕》是一本以光测技术为手段,研究结构物变形、应变及应力的专门著作。该书共分五篇,计十五章,全书约有五十万字,近五百幅插图。在第一篇中十分简要地论述了应力分析的基础知识;相似理论和模型设计;及光测力学的     

聚合物熔体三维挤出胀大的数值模拟

采用有限元方法分析K-BKZ本构方程描述的聚合物熔体的三维挤出胀大.对于本构方程中偏应力张量的计算,首先给出质点的运动轨迹,分段求出局部的变形梯度张量,再求出整体的变形梯度、Cauchy-Green应变张量和 Finger应变张量,沿轨迹采用分段高斯积分计算应力.把应力作为方程的右端项,给出迭代方法,求解非线性方程组.并根据自由面处的边界条件,迭代得出出口处自由面的最终位置.对轴对称流道和矩形流道进行分析计算,并把结果与二维分析和实验结果进行了比较,显示方法是可行的.     

坐标变换法描述主应力空间中π平面上的应力偏量

主应力空间中 π 平面上应力偏量的描述是弹塑性力学课程的基本知识点,是学习屈服准则和塑性本构关系的理论基础.本文根据常用的坐标变换方法,建立了主应力空间中任意应力分量与 π 平面上应力偏量的对应关系,推导过程简洁且数学思路清晰,是对现有弹塑性力学教材中该知识点是一个有益的补充.