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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

考虑材料强化的塑性安定性分析

采用较真实的材料本构模型，在Ｐｏｎｔｅｒ和Ｋａｒａｄｅｎｉｚ提出的扩展的安定性理论以及彭得到的考虑混合强化的安定性定量的基础上，发展了计及应变强化和循环强化的结构塑性安定区的分析方法。通过将循环强化和应变强化分别引入子区域ＶＦ和ＶＳ，利用材料安定性假设，得到了较为合理的塑性安定边界，克服了以前的工作中对处于ＶＦ和ＶＳ区中材料分别采用完全各向同性强化（或假设热应力史是弹性应力史）和完全塑性的理想材料     

应变强化模型的安定准则研究

基于Melan经典的安定理论和von Mises屈服准则,建立了塑性应变强化条件下结构安定的数学模型,根据与时间无关的应力场的特性,对结构中与时间无关的应力场进行了合理的数学变换,将其与载荷变化系数联系起来,推导出与其对应的结构安定极限范围的表达式,给出塑性应变强化模型安定性存在的简化条件.该结论有利于简化应变强化条件下结构的安定分析.     

316L不锈钢随动强化模型改进研究

本文对316L不锈钢进行了单轴与多轴非比例路径下的应力控制棘轮试验,考察了应力幅值、平均应力和加载历程对棘轮特性的影响。同时进行了应变控制循环试验以研究材料的应力松弛特性。试验结果表明轴向棘轮效应在对称剪切荷载下效果明显,同时棘轮应变随应力幅值和平均应力的增加而增加。研究了Chen-Jiao随动强化模型与Jiang-Sehitoglu随动强化模型采用的单轴与多轴参数对背应力分量增量方向的影响,将Chen-Jiao模型中的多轴系数替换为界面饱和率,并在此基础上引入新的参数对塑性模量系数进行修正,计算结果表明修正后的模型能提升应力控制下多轴棘轮的预测精度,并能很好的预测应力松弛现象,表明了新模型的正确性与有效性。     

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。      

准脆性材料的弹塑性各向异性损伤耦合本构模型研究

针对准脆性材料的非线性特征：强度软化和刚度退化、单边效应、侧限强化和拉压软化、不可恢复变形、剪胀及非弹性体胀,在热动力学框架内,建立了准脆性材料的弹塑性与各向异性损伤耦合的本构关系。对准脆性材料的变形机理和损伤诱发的各向异性进行了诠释,并给出了损伤构形和有效构形中各物理量之间的关系。在有效应力空间内,建立了塑性屈服准则、拉压不同的塑性随动强化法则和各向同性强化法则。在损伤构形中,采用应变能释放率,建立了拉压损伤准则、拉压不同的损伤随动强化法则和各向同性强化法则。基于塑性屈服准则和损伤准则,构建了塑性势泛函和损伤势泛函,并由正交性法则,给出了塑性和损伤强化效应内变量的演化规律,同时,联立塑性屈服面和损伤加载面,给出了塑性流动和损伤演化内变量的演化法则。将损伤力学和塑性力学结合起来,建立了应变驱动的应力-应变增量本构关系,给出了本构数值积分的要点。以单轴加载-卸载往复试验识别和校准了本构材料常数,并对单轴单调试验、单轴加载-卸载往复试验、二轴受压、二轴拉压试验和三轴受压试验进行了预测,并与试验结果作了比较,结果表明,所建本构模型对准脆性材料的非线性材料性能有良好的预测能力。     

半球封头圆柱壳的安定分析

半球封头圆柱壳结构的力学分析是工程实际中提出的一个重要课题。本文应用 Melan 静力安定定理和修正的运动安定定理对半球封头圆柱壳结构进行安定上下限分析和计算,编制了专门的程序,并就修正的运动安定定理与极限分析上限定理进行比较。     

离散化结构安定性分析的一个一般方法

本文介绍理想弹塑性结构安定性分析的一个一般方法,其理论基础是Melan定理,本文提出和证明了改进的Melan定理,它可以表述为:理想弹塑性结构对某变化载荷区间安定的充要条件为存在一个不随时间变化的自平衡应力场,它与对应于变化载荷区间顶点的纯弹性应力场迭加所得的总应力场处处符合屈服条件,离散化结构各单个应力点对应于荷载区间各顶点的所有屈服条件可用应力空间中一个单个广义屈服面来表示,当屈服条件是Mises条件时,这个广义屈服面是凸的、连续的、分片光滑的,广义塑性应变场符合流动条件,安定性分析的几何意义是在该屈服面上搜寻一个对应于最大载荷区间乘子α的极值点基于以上分析,本文设计了一种迭代算法并编制了程序,这是一种普遍适用于由各种单元组成的复杂结构的实用方法,文中给出了算例。     

非关联流动的安定性理论及在土力学中的应用

将Melan静力型安定定理加以推广，使其适用于非关联流动法则下的土工结构的安定性分析．应用Palmer的方法构造塑性势面，根据其性质，证明了静力型安定定理在非关联流动法则下同样成立．在非关联的Mok—Coulomb准则下，求解浅黏土层地基极限载荷，得到了比较合理的解答．最后，计算了非关联流动法则下的条形基础地基的安定裁荷．     

基于能量原理的连续体结构安定分析

基于安定分析的静力定理,建立了一种以结构吸收的塑性能为安定判断准则,应用一种特殊的加载方式求解连续体结构安定问题的数值方法.应用这种能量方法对两个经典安定分析算例进行了计算,与相关结果进行对比表明能量法的有效性和可靠性.该方法摆脱了传统分析方法中的数学规划运算,有较高的求解效率,可方便地应用于实际工程中.     

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。     

自紧球形容器内残余应力的弹塑性研究

根据材料的不可压缩性假设,研究了线性强化材料球形容器的弹塑性加卸载过程.通过把材料的包辛格系数考虑为等效塑性应变的函数,建立起了等向硬化、随动硬化和混合硬化模型下的自紧厚壁球壳的残余应力公式.算例分析表明包辛格效应对自紧残余应力有较大的影响,最后还通过计算研究了球形容器内残余应力在不同自紧度下的分布情况.     

有初应力钢筋混凝土压弯扭构件非线性有限元分析

钢管初应力是钢管混凝土在大跨度桥梁,高层超高层建筑应用中广大工程技术人员关心的问题,本文在钢材随动强化模型和混凝土边界模型的基础上编制了计算有初应力的钢管钢混凝压弯扭构件全过程曲线的非线性有元程序。     

循环载荷下随动硬化模型的数值迭代算法

在Von-Mises屈服准则及正交流动准则的前提下,建立了循环载荷下叠加型A-F(Armstrong-Frederick)非线性随动强化模型的迭代算法,并根据塑性应变增量的收敛控制实现内部的平衡迭代。为验证本文数值方法的正确性,以Chaboche和Ohno-Abde-Karim随动硬化模型为例,将本文方法的计算结果与通用有限元软件ANSYS的分析结果及试验数据进行了比较,均吻合良好,验证了本文算法的可靠性。     

叠加型A-F类随动强化模型塑性应变的数值计算法

以Chaboche随动强化模型为例,在M isses屈服准则及正交流动准则的前提下,推导了叠加型A rm-strong-F rederick(A-F)类随动强化模型塑性应变的数值计算法,联合利用四阶龙格-库塔法与径向返回法实现数值计算中的内部平衡迭代。同时推导了统一切向矩阵以便确定每一平衡迭代后的试算应变。利用AN SY S提供的U PF s将算法嵌入到AN SY S有限元程序,实现了叠加型A-F类随动强化模型塑性应变的数值计算,并利用四边形单元模拟了单轴循环加载时的棘轮应变,计算结果能够很好地与实验值吻合。