有限弹塑性变形的几何模型1)

以连续介质力学内变量理论为基础,建立了一个以材料内部微结构变量为底流形,材料外部变形状态为对应纤维的材料状态纤维丛模型,使材料的力学特性与模型的几何性质自然对应起来.在模型上讨论和分析了有限弹塑性变形中变形梯度的Lee和Clifton的分解和联系,并证明了塑性变形为沿内变量演化在纤维丛的水平空间的运动.由此获得了塑性变形随内变量演化的变化方程和塑性速率梯度与内变演化的协调关系.     

没有复杂几何概念的单方向场壳体有限变形模型综述

基于Simo和Fox的工作, 介绍一种没有复杂几何概念的现代壳体有限变形理论. 在推导上, 使用三维连续介质理论, 运用现代力学的表示方法. 这个模型提供了非线性几何精确壳体理论的力学分析基础. 这种模型的一个优点是虽然将壳体仍然看作二维结构, 但是它没有复杂的微分几何概念, 如没有协变导数、Riemannian-Christoffel记号等. 另外,还介绍了壳体局部平衡的弱形式或变分表示, 这种表示特别适用于数值计算.      

有限弹塑性变形的三维组集式本构模型

本文将文[1]中提出的三维组集式弹塑性本构模型推广应用于有限变形分析,导出了全量型和增量型本构关系在初始构形上的拉格朗日(Total Lagrange)形式和瞬时构形上的拉格朗日(Updated Lagrange)形式。文中对晶体单轴拉伸中的宏观剪切带进行了分析。预测结果与实验吻合。从而说明这种本构模型能够模拟有限变形中的几何非线性效应和晶体材料塑性变形中的宏观力学行为。     

梁板壳的几何大变形--从近似的非线性理论到有限变形理论

对梁板壳的线性理论、近似几何非线性理论与有限变形理论作了比较,介绍了有限转动理论,指出了应用有限变形理论求解梁板壳的大变形问题的高效率、高精度的巨大优越性。     

有限变形弹塑性理论及一致性算法

通过对对数应变的引用,成功地将小变形弹塑性理论移植到有限变形之中,形成了一套完整的有限变形弹塑性理论,进一步发展了具有一阶精度的一致性弹塑性算法.最后,给出几个算例以证明此理论的正确性及算法的有效性.     

有初始几何缺陷陷的壳体弹塑性大变形分析

本文在等温小变形弹塑性内时本构方程偏量形式的基础上，导出了适用于大位移、大动、小应变分析的弹塑性内时本构方程，进一步推导出了带有初始几何缺陷的非线性弹塑性问题的有限元方程，可用于分析缺陷对结构非线性塑性反应的影响，也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析。     

有限变形下单晶变温本构模型

论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.     

正常固结饱和黏性土三剪有限变形弹塑性本构模型研究

基于三剪统一强度准则,利用等量代换法和坐标平移法分别推导出正常固结饱和黏性土的三剪破坏应力比,并将其与修正剑桥模型相结合,得到三剪统一屈服面方程.为反映饱和黏性土的变形非线性及大变形特性,基于有限变形理论,建立了正常固结饱和黏性土的三剪统一有限变形等量代换法和坐标平移法2种弹塑性本构模型.为验证模型的适用性,取江西红黏土制备三种不同压实度的试样,在不同围压下进行常规三轴固结不排水和固结排水压缩试验.将试验数据与论文所提2种有限变形模型及相应的2种小变形模型计算结果进行了对比分析,结果表明,随着变形的发展,有限变形模型相对于小变形模型更接近试验结果,能较好地反映黏性土因高孔隙率(低初始压实度、小围压及压缩变形前期)而产生的大变形特性,虽然小变形模型的计算偏差会随着土样初始压实度和所施加围压的增大而减小,但有限变形模型对不同压实度和围压的计算偏差均相对较小,其中,等量代换法有限变形模型在初始压实度较大或者围压较高时所得计算偏差相对最小.对所提本构模型所做真三轴分析表明,中间主应力影响系数b和初始压实度对土体的强度和变形特性具有一定的影响.主应力差、孔隙水压力和体应变与b值呈正相关性,主应力差与初始压实度呈正相关性,孔隙水压力和体应变与初始压实度呈负相关性.     

有限弹塑性变形中应变及应变率的分解

本文对有限弹塑性变形中关于应变及应变率的分解问题进行了系统的评述。在讨论各派理论的基础上提出了我们的观点,并从缺陷场论角度研究了不协调塑性场的应变率分解。      

采用共旋应变的三维热弹塑性有限变形有限元法

本文采用线性化共旋应变张量和增率型虚功原理，建立了有限变形热力耦合弹塑性有限元法。在该方法中，材料的流动应力取为应变总量、应变速率和温度的函数，推导了包含这种函数关系的本构矩阵。另外在温度场分析中，考虑了塑性功和摩擦功转化的热量。文后给出的算例表明该方法可以很好地模拟热加工过程。     

裂纹尖端弹塑性变形的实验测量与有限元计算

用显微网格数字图像处理方法，测量了Ｆｅ－Ｓｉ材料平面应力条件下Ⅰ型单边裂纹尖端附近的应变场，并且用弹塑性有限元程序进行了数值模拟。对实测结果和有限元计算模拟结果进行了对比分析。结果表明：逐级更新拉格朗日坐标体系下的弹塑性有限元计算在裂纹尖端不出现严重钝化和损伤的条件下，可以正确反映裂尖区域的弹塑性变形。在裂纹接近临界扩展时，有限元计算与实测结果之间有较大差别，其原因有待进一步研究。     

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.     

非线性大变形问题边界元分析的自校正方法

针对用增量法求解非线性方程解的漂移问题，在非线性问题边界元法计算中建立了自我校正方法，对在拖带坐标上建立的增量形式的基本方程，引入Ｌａｎｇｒａｎｇｅ校正因子，以全量形式的基本方程作为其辅助方程，在此基础上导出含校正项的边界积分方程，边界元自我校正方法的建立有效地保证了在非线性问题的计算中最终收敛在其解附近，提高了计算精度和运算效率。     

PATH-INDEPENDENT J-INTEGRAL AND ITS DUAL FORM IN ELASTIC-PLASTIC SOLIDS WITH FINITE DISPLACEMENTS

IntroductionJ-integralwasfirstProposedbyXiceLI]in1968andfacePOintedoutthatthephysicalmdringofJ-integralisequivalenttotheenergyreleaseratedefinedasthenegativeofchangeinthepotentialenergywithrespeCttounitadvanceofthecrackinitsplane(perunitthickness).KhowiesandSterberg,basingontwodimension(2D)J-integral,definedsevencurvesquareindependentintegralsinIM2.OUyangChang['],LuMeiziI3]andChenTIdaL4)etal.havedevelopedandextendedthoseworkbasedondynamicsandthreedimension(3D).TheproPOsalofJ-integra…     

有限变形问题过程最优控制算法

在非增量算法的基础上,提出了用最优控制变分原理形成过程最优控制迭代求解的基本思路,并给出求解的基本控制方程。这一工作为有限变形力学问题的数值求解提供了一个新的处理方法。     

UNCONVENTIONAL GURTIN-TYPE VARIATIONAL PRINCIPLES FOR FINITE DEFORMATION ELASTODYNAMICS

According to the basic idea of classical Yin-Yang complementarity and modern dual-complementarity,in a simple and unified new way proposed by Luo,the unconventional Gurtin-type variational prinicples for finite deformation elastodynamics can be established systemati-cally.In this paper,an important integral relation in terms of convolution is given,which canbe considered as the expression of the generalized principle of virtual work for finite deformationdynamics.Based on this relation,it is possible not only to obtain the principle of virtual work forfinite deformation dynamics,but also to derive systematically the complementary functionals forfive-field,three-field,two-field and one-field unconventional Gurtin-type variational principles bythe generalized Legendre transformations given in this paper.Furthermore,with this approach,the intrinsic relationship among various principles can be clearly explained.     

有限变形弹性动力学的非传统Gurtin型变分原理

根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想,通过作者早已提出的一条简单而统一的途径,系统地建立了有限变形弹性动力学的各类非传统Gurtin型变分原理.给出一个以卷积表示的重要关系式,可以认为,该式是有限变形动力学的广义虚功原理的表式.从该式出发,不仅能得到有限变形动力学的虚功原理,而且通过给出的一系列广义Legendre变换,还能系统地成对导出5类变量、3类变量、2类变量和1类变量非传统Gurtin型变分原理的互补泛函.通过这条途径还能清楚地阐明这些原理之间的内在联系.