含主应力轴旋转的广义塑性位势理论

大量岩土实验与工程实践表明传统塑性位势理论无法合理反映岩土材料的基本变形机制。从塑性位势理论角度来看,当存在主应力轴旋转时,塑性应变增量与应力不共主轴,此时最一般情况下的塑性应变增量须用六个线性无关的塑性势函数来表述,从而提出含主应力轴旋转的广义塑性位势理论一般表达式。通过矩阵分析,将一般应力增量分解成共轴分量与旋转分量之和。在应力增量分解的基础上,提出含主应力轴旋转的广义塑性位势理论的分解表达式,它大大减小了求取塑性系数量的难度。论文也给出了塑性系数的确定方法及应力轴旋转的广义塑性位势理论与传统塑性位势理论的关系。     

含主应力轴旋转的土体本构关系研究进展

主应力轴旋转对岩土工程的影响日益受到人们的重视．本文从纯主应力轴旋转、纯应力洛德角变化、多种因素变化、排水与不排水等方面较全面地描述了含主应力轴旋转情况下土体的基本变形特性．对当前较有影响的含主应力轴旋转的土体本构模型（基于一般应力空间的土体本构模型、运动硬化模型、边界面模型、土体弹塑性应力应变关系的完全应力增量表述等等）进行了较为系统的评述．提出了合主应力轴旋转的实验研究中存在的核心问题与建立合主应力轴旋转的土体本构关系的根本途径．     

含主应力轴旋转的土体平面应变问题弹塑性数值模拟

在含主应力轴旋转的土体本构关系研究的基础上,通过含主应力轴旋转的土体平面应变问题的弹塑性数值模拟结果分析,总结主应力轴旋转对土体应力分布与变形影响的规律,得出需要考虑主应力轴旋转的条件及其影响的相对大小.     

主应力轴旋转下黏土累积变形的分数阶元件模型

在长期交通载荷作用下土体塑性累积变形本构模型对路基沉降计算至为关键.元件组合模型可以计算岩土体循环累积应变,但现有的各类元件模型未能反映饱和软黏土的主应力轴循环旋转现象.在对饱和软黏土进行等向固结条件下的主应力轴循环旋转加载试验及非等向固结下的循环扭剪试验基础上,将Abel黏壶代替Burgers模型中的Newton黏壶,得到分数阶Burgers模型;利用遗传算法优化循环塑性累积应变的Burgers模型和分数阶Burgers模型的参数,通过对比两组模型的计算值与试验值,发现分数阶模型更适合模拟计算循环载荷下饱和软黏土的累积变形.     

主应力轴旋转对压实黄土动变形特性的影响

实际工程中的地基或路基的土体往往处于复杂初始应力状态,在地震或其他动荷载的作用下会出现变形和沉降,而常规的室内土工试验无法真实再现这种固结应力条件下土的动力特性。通过对原有的DTC 199型周期扭转荷载三轴仪进行简单的改造后可进行土体在主应力轴发生旋转时的压实黄土动变形的试验研究。结果表明,在其他固结条件不变的情况下,初始主应力方向角α对压实黄土的动剪切模量有一定的影响,随着α的增加,动剪切模量有减小的趋势,最大动剪应力也逐渐减小,但是α对最大动剪切模量的影响不太显著。初始主应力方向角α对压实黄土的阻尼比基本没有影响,在λ-lgγd的半对数坐标图中,阻尼比随动剪应变的增加有逐渐增大的趋势,并且表现出较好的相关性。     

旋转壳非线性蠕变分析

基于现有的蠕变理论,本文推导出复杂应力状态下的蠕变本构方程,以内力与转角为基本未知量,得到旋转壳在轴对称载荷作用下的非线性蠕变控制方程.对基本未知量在空间上采用样条配点法离散,在时域上采用初应力法离散,求出壳体在不同时域的蠕变应变和应力,而最终可求出蠕变后的稳态应力重新分布.计算结果表明同,本文分析方法是有效的.     

钨塑性变形与断裂行为及其辐照效应的研究综述

金属钨具有独特的力学特性和物理化学特性,是核能、航空航天、微机电系统等领域广泛应用的结构材料.钨在服役条件下的变形和断裂行为是影响其服役状态的关键因素之一.但是,钨的塑性变形和断裂表现出异于其它金属材料的力学行为,比如,屈服强度表现出非施密特效应和拉压不对称性,断裂韧性低且具有各向异性、尺寸效应和温度效应,等等.这些特性与钨的位错特性、晶界特性、晶粒尺寸、晶粒取向等微结构紧密相关.辐照条件下高能粒子与钨原子的相互作用会引起其微观组织结构的变化,形成的位错、位错环等辐照缺陷导致钨的辐照硬化和辐照脆化,揭示钨微结构与力学行为之间的物理关系、研究辐照对钨力学行为的影响机制成为近年来关注的热点.论文围绕钨的塑性变形和断裂行为及其辐照效应,从实验、理论、模拟三个方面综述研究者们在原子尺度、位错尺度、单晶尺度、多晶宏观尺度取得的研究成果;最后,对钨力学行为研究方面的重要问题做出展望.     

固态高聚物的屈服和塑性变形行为

固态高聚物屈服和塑性变形的固体力学研究主要包括两个方面:①研究这类材料产生屈服和塑性变形的条件及其具体的行为特征;②从整体上分析其应力应变行为,力求建立起相应的本构关系方程。本文将对这一领域的研究发展状况作一述评,并简要介绍我们最近取得的一些成果。内容包括屈服变形的现象与特征,屈服准则,取向材料的变形行为,热激活塑性变形理论,材料的本构方程,以及我们提出的粘弹塑性理论模型与本构方程。     

考虑水化学损伤的岩石真三轴蠕变本构模型

为了准确描述岩石在酸性环境下真三轴蠕变行为的各阶段特征,基于水岩作用的化学动力学理论,定义了考虑PH值与时间的化学损伤因子,将弹性体,非线性Kelvin体,线性Kelvin体和黏弹塑性体进行串联,并考虑岩石在真三轴应力作用下的实际情况,建立岩石酸腐与真三轴应力耦合作用下的损伤蠕变本构模型,通过已有的蠕变试验数据对该模型进行参数辨识与验证,并通过数据拟合得到岩石在真三轴应力下的屈服面方程,探讨中间主应力对蠕变模型的影响.结果表明,推导的本构模型能很好地描述岩石在酸腐作用下真三轴蠕变行为的各阶段特性,验证了其合理性与准确性.     

真三轴应力状态下岩石损伤本构模型

从岩石微元破坏服从Weibull 随机分布的特点出发,建立了真三轴应力状态下岩石损伤软化统计本构关系;根据应力应变关系的几何条件,建立了本构模型参数与岩石变形过程中应力应变曲线特征参量的理论关系,从而增强了模型的适应性;最后通过试验实测数据验证了模型的合理性.     

EXPERIMENTAL PLASTIC DEFORMATION ANALYSIS BY MEANS OF THERMOPLASTIC EFFECT

This paper proposes a new experimental method of quantitative plastic deformationanalysis by means of the thermoplastic effect. The incremental plastic strain distribution for a singleshear specimen was obtained by using this method.     

钛管在复杂应力下的双向强化效应

利用塑性势理论,同时通过各种复合应力试验证明了TA2钛管具有明显的各向异性和双向强化效应,并提供了钛管换热器合理设计的可靠依据．     

椭球壳体液压成形的塑性变形规律的研究

采用大变形弹塑性有限元法对椭球壳体的液压成形过程进行了模拟，结果表明壳体成形时，各点塑性变形不是同时发生的，并对壳体塑性变形的扩展过程和点的加载轨迹进行了研究，证明了壳体在胀形时焊缝区受到弯曲作用的影响，同时还成形后的椭球壳体的壁厚分布及壳体尺寸进行了预测。     

基于能量极值原理的单晶体塑性滑移的有限变形分析

对FCC单晶体的率无关弹塑性力学响应的本构关系进行了数值模拟.用一个基于能量极值原理的数值计算方法来处理复杂的多面塑性问题.这种算法可以有效地模拟单晶体多滑移系的启动.在这一理论框架下,增量的应力应变关系可以从所构造的能量函数中推导出来.对于滑移系激活情况的判定则可转化为求解活动约束的非线性数学规划问题.通过对时间的离散,此问题又可细化为逐步二次规划问题,并采用有效集法来搜索启动滑移系,进而求得弹塑性本构关系.数值结果表明该方法具有稳定、收敛、可行的特点.在数值计算的基础上研究了单轴拉伸下晶体的不同取向对单晶体硬化程度和滑移系激活情况的影响.     

内压椭球壳塑性变形的发生部位与扩展过程分析

对内压椭球的就发布作了图形描述，指出椭球壳上一点的应力状态只与壳体的轴比λ和该点在壳体上的位置有关，并进一步分析了内压椭球壳的塑性变形的发生部位及其扩展过程。     

A STRESS VECTOR-BASED CONSTITUTIVE MODEL FOR COHESIONLESS SOIL (Ⅰ)-THEORY

On the basis of the sufficient consideration of vectorial characteristics of stress, a new nonlinear constitutive model for cohesionless soil under plane strain and 3-D conditions was presented in a way that the action effects of stress vector are decomposed into the action effect of mean effective stress and that of the stress ratio vector (ratio of deviatoric stress vector to mean effective stress). The constitutive model can take account of the influence of both numerical and directional changes of stress vector on deformation of soil simultaneously, and is applicable of both static and dynamic loading. Biography: Shi Hong-yan (1964-)     

岩土强度与变形关系的理论剖析

深入浅出地阐述了岩土强度与变形关系,并对一些令人困惑的问题进行了讨论和作出可能的解释。     

A STRESS VECTOR-BASED CONSTITUTIVE MODEL FOR COHESIONLESS SOIL (Ⅰ)-THEORY

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＯｎｅｏｆｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｐｒｏｂｌｅｍｓｉｎｇｏｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｓｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｓｏｉｌｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌａｐｐｌｉｃａｂｌｅｔｏｇｅｎｅｒａｌ 3＿Ｄｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｅｓ.Ａｌｔｈｏｕｇｈｍａｎｙｔｙｐｅｓｏｆｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌｓｈａｖｅｂｅｅｎｐｒｏｐｏｓｅｄ ,ｆｅｗｃａｎｔａｋｅｐｒｏｐｅｒａｃｃｏｕｎｔｏｆｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｃｈａｎｇｅｏｆｓｔｒｅｓｓｖｅｃｔｏｒ (ｉ.ｅ .,ｒｏ…     

The TSHB technique for material testing at high rates of strain

The material testing technique of Torsional Split Hopkinson Bar (TSHB) is investigated in this paper. It can solve nearly all the problems of Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB). Furthermore, accurate experimental results can be obtained in large deformation condition. In this paper some dynamic stress-strain curves of some engineering materials are also given which are obtained from a TSHB apparatus made by ourselves.Projects Supported by the Science Fund of the Chinese Academia Sinica.