考虑应变硬化效应的简支梁后屈服性质

本文对于线性应变硬化刚塑性材料构成的矩形截面简支梁在中央集中载荷作用下的载椅——挠度关系进行了研究。文中不仅考虑了应变硬化效应使梁的极限弯矩增大的作用,而且还考虑了由于应变硬化而引起的塑性区的扩展所致的挠度改变对于梁的束载雄力的影响。研究表明:不仅仅材料的应变硬化特性对于梁在屈服后的承载能力有显著的影响,梁的几何特征长细比也对梁在屈服后的承载能力有显著的影响。     

考虑应变硬化效应的简支梁的后屈服性质

本文对于由线性应变硬化刚塑性材料构成的矩形截面简支梁在中央集中载荷作用下的载荷-挠度关系进行了研究.文中不仅考虑了应变硬化效应使梁的极限弯矩增大的作用,而且还考虑了由于应变硬化而引起的塑性区的扩展所致的挠度改变对于梁的承载能力的影响.研究表明:不仅仅材料的应变硬化特性对于梁在屈服后的承载能力有显著的影响,梁的几何特征细长比也对梁在屈服后承载能力有很显著的影响。     

悬臂梁弹塑性大挠度全过程的分析

作为Elastica理论的推广,本文分析了弹/理想塑性矩形截面水平悬臂梁在自由端受竖直集中力作用下的大挠度变形全过程。整个过程分为四个阶段:Ⅰ)整个梁为弹性;Ⅱ)塑性区扩展和加载;Ⅲ)塑性区内卸载的扩展;Ⅳ)反向屈服阶段。阶段Ⅰ和Ⅱ的解由解析的形式给出,阶段Ⅲ由解析解和数值积分解联合给出。最后对阶段Ⅳ的规律作定性的分析。计算结果与小变形解和Elastica解作了比较。     

铁磁梁式板的磁弹塑性动力特征分析

针对典型的矩形磁脉冲,研究了横向磁脉冲作用下线性强化材料铁磁梁式板的磁弹塑性动力响应及其动力失稳特征,给出了线性强化铁磁梁式板的弹塑性动力失稳特征曲线;探讨了塑性应变强化系数对铁磁梁式板的动力响应特征曲线、最终平衡位置、残余构形等的影响.数值结果表明:在同等条件下,塑性应变强化系数越大,其相应铁磁梁式板的动力失稳磁场值越大,其相应的残余构形越小.     

计入膜力塑性耗散效应的矩形板塑性动力响应

从能量的观点在小挠度理论中引入表征膜力塑性耗散效应的修正因子,基于刚性板块的总体平衡给出矩形板大挠度塑性动力响应的完全运动方程组,分析了理想刚塑性简支和固支矩形板在矩形脉冲和冲击载荷下包括移行塑性铰相的完全大挠度响应过程。解决了当矩形板的挠度达到厚度量级时弯矩、膜力的联合作用问题,理论预报的结果在板的挠度为10倍板厚的量级与实验结果符合良好,改进了只考虑弯矩作用的小挠度理论结果和模态近似估计。     

斜磁场中矩形铁磁薄板的几何非线性磁弹性行为分析

基于复杂磁场中铁磁介质磁弹性广义变分原理,给出了包含磁场、铁磁薄板几何非线性的一组基本方程,并对斜磁场中铁磁薄板的磁弹性弯曲问题进行了分析．根据铁磁板内磁场分布特点定性分析了铁磁薄板所受磁力的特征,建立了考虑铁磁板磁场端部效应以及耦合非线性、几何非线性的磁弹性有限元模型,数值模拟了铁磁薄板的磁弹性耦合弯曲特性并给出铁磁悬臂、简支薄板随磁场倾角变化的磁弹性弯曲变形特征等,数值结果与定性分析结果吻合良好．     

用变形和分解原理求混凝土板的受拉薄膜效应

利用变形梯度直和分解,提出了基于能量原理计算钢筋混凝土板大变形时极限承载力方法,该方法考虑了薄膜效应影响并与传统塑性铰线理论相统一,既适用于矩形板和方形板,也适用于各向同性配筋和各向异性配筋的板,认为薄膜效应主要是由于塑性铰线处钢筋的伸长耗能造成的,该方法还可以解释同样挠度下方形板比矩形板早破坏和同样配筋时在矩形板短跨方向钢筋断裂的试验现象.计算结果与试验具有很好的一致性.     

带铁磁薄膜悬臂板的磁场微感应器磁弹性特征研究

对于在可变形非磁材料悬臂梁式板单表面粘贴可磁化材料薄膜所构成的磁场微传感器件结构,研究了其处在磁场环境中的磁弹性弯曲变形的磁场-力学特征。为此,建立了由有限元方法分析磁场与有限差分法计算挠曲变形相结合来计算其结构在磁场中产生磁弹性变形的定量分析程序。在此基础上,对于这一微传感结构的算例给出了其结构变形随外加磁场环境变化的磁场-挠度特征关系等定量结果。结果表明：微传感器件不仅可以测量出磁场的大小,而且给出了测量磁场矢量方向的可能性。     

微磁检测应力和塑性区的磁弹塑耦合理论

金属磁记忆微磁检测方法, 利用铁磁材料局部磁性状态的变化, 进行应力集中或塑性区域位置及程度的检测与评价. 面向微磁信号的定量理论分析可对其工程领域应用提供重要指导. 本文介绍铁磁材料微弱环境磁场下的磁弹塑性本构进展, 及其在微磁信号分析方面的应用. 力磁本构关系方面, 针对微磁检测弱磁化条件, 基于有效场理论构建了受弹塑性载荷铁磁材料的理想磁化本构的显式解析式, 并结合接近原理分析了恒定外加微弱磁场下应力-应变对材料磁化强度的影响. 检测信号分析方面, 基于弹性力学理论、静磁学理论和新建立的磁弹塑性本构关系, 建立并求解了微弱磁场下铁磁试件中弹性应力或塑性区诱导的表面磁信号的二维分析模型. 结合实验结果证实其在刻画弹塑性因素对微磁信号影响规律方面的能力, 并详细分析了微磁信号的特征量与局部弹性应力或塑性区的尺寸间的相关关系. 相比已有力磁本构关系, 本文建立的显式解析形式的理想磁化更加简洁, 有助于提升对力磁耦合效应的定量化理解和应用.      

爆炸荷载下矩形板的塑性动力响应

本文采用Jones-Sawczuk控制方程,导出了脉冲荷载下矩形板最大残余挠度的简单理论计算公式,并应用该公式和动态屈服条件,计算了固支方板在爆炸荷载下的最大残余挠度值,与试验结果比较,取得了令人满意的结果。     

Study on magneto–elastic–plastic deformation characteristics of ferromagnetic rectangular plate with simple supports

In this paper, the magnetic-elastic-plastic deformation behavior is studied for a ferromagnetic plate with simple supports. The perturbation formula of magnetic force is first derived based on the perturbation technique, and is then applied to the analysis of deformation characteristics with emphasis laid on the analyses of modes, symmetry of deformation and influences of incident angle of applied magnetic field on the plate deformation. The theoretical analyses offer explanations why the configuration offer- romagnetic rectangular plate with simple supports under an oblique magnetic field is in-wavy type along the x-direction, and why the largest deformation of the ferromagnetic plate occurs at the incident angle of 45°for the magnetic field. A numerical code based on the finite element method is developed to simulate quantitatively behaviors of the nonlinearly coupled multi-field problem. Some characteristic curves are plotted to illustrate the magneto--elastic-plastic deflections, and to reveal how the deflections can be influenced by the incident angle of applied magnetic field. The deformation characteristics obtained from the numerical simulations are found in good agreement with the theoretical analyses.     

ANALYSIS ON THE MAGNETO-ELASTIC-PLASTIC BUCKLING/SNAPPING OF CANTILEVER RECTANGULAR FERROMAGNETIC PLATES

An analysis of buckling/snapping and bending behaviors of magneto-elastic-plastic interaction and coupling for cantilever rectangular soft ferromagnetic plates is presented.Based on the expression of magnetic force from the variational principle of ferromagnetic plates,the buckling and bending theory of thin plates,the Mises yield criterion and the increment theory for plastic deformation,we establish a numerical code to quantitatively simulate the behaviors of the nonlinearly multi-fields coupling problems by the finite element method.Along with the phenom- ena of buckling/snapping and bending,or the characteristic curve of deflection versus magnitude of applied magnetic fields being numerically displayed,the critical loads of buckling/snapping, and the influences of plastic deformation and the width of plate on these critical loads,the plastic regions expanding with the magnitude of applied magnetic field,as well as the evolvement of deflection configuration of the plate are numerically obtained in a case study.     

Buckling and post-buckling of a ferromagnetic beam-plate induced by magnetoelastic interactions

Buckling and post-buckling behavior of a soft ferromagnetic beam-plate with unmovable simple supports under an applied magnetic field is analyzed by taking into account the non-linear effect of large deflections based on the von Karman model of plates. The study shows that buckling is proceeded by bending only if the applied magnetic field forms an incident angle with the normal of the plate. The characteristics of buckling and post-buckling are explored by numerical analysis. In particular, the numerical solution shows that, when the applied magnetic field is oblique, the plate snapps from a whole wave configuration into a half-wave configuration as buckling/snapping occurs, and that the magnetoelastic buckling strength increases with the increasing oblique angle.     

Buckling and post-buckling analysis for magneto-elastic–plastic ferromagnetic beam-plates with unmovable simple supports

This paper presents an analysis of buckling/snapping, bending and post-buckling/snapping behaviors of magneto-elastic–plastic interaction and coupling for soft ferromagnetic beam-plates with geometrically nonlinear deformation and unmovable simple supports at the ends of the plates. Based on the expression of magnetic force from the variational principle of ferromagnetic plates, the theory of thin plates with the nonlinear deformation of van Karman’s type, and the Mises yield criterion and the increment theory for plastic deformation, here, we establish a numerical code to quantitatively simulate the behaviors of the nonlinearly multi-coupling problems by the finite element method. Along with that the phenomena of buckling, bending, and post-buckling/snapping, or the characteristic curve of deflection versus magnitude of applied magnetic fields are numerically displayed, the critical values of buckling/snapping and yield magnetic fields, and the expansibility of plastic region after the plates undergo plastic deformation with increasing of the applied magnetic fields, as well as the evolvement of deflection configuration of the plate are numerically obtained in a case study.     

Magnetoelastic bending and stability of soft ferromagnetic rectangular plates

I.IntroductionSofar,twokindsofphenomenaofmagnetoelasticinteractiontoferromagneticplatesinappliedmagneticfieldshavebeenfound.Oneisthemagnetoelasticbuchlingorillstabllitytoacantileveredbeam-plateinatransversemagneticfieldt'],thatisthephen1Onlenollot'negiltivemagneticstiffness,whiletheotheristheincreaseofnaturalfrequencyoftheplatewhichisfreelyviratinginanin-planemagneticfieldl=],thatisthephenomenonofpositivemagneticstiffness.Inordertosimulatethesetwokindsofexperimentalphenomena,sometheoreticalmo…     

低碳钢塑性变形量磁评定法研究

针对塑性变形量评定的局限问题,基于铁磁材料塑性变形致位错在不同方向分布不同的现象,研究了磁测法在定量评定低碳钢塑性变形量方面的应用前景。实验以工程中常用的低碳钢Q195钢板为测试材料,制作了形状尺寸一致的一批试件,并对其进行了不同程度的塑性变形量加载。通过搭建的磁化检测系统,采用相同强度及频率的正弦波激励,对所有样品进行了不同方向的磁化;同时经线圈及隧道磁敏电阻(TMR)采集了每次磁化的磁化曲线,提取了磁化曲线特征参数,对比了其与塑性变形量的定量关系。结果表明:随着塑性变形量的增加,铁磁钢材在同一磁场强度下产生的磁感应强度也会变大;沿主塑性变形方向磁化时,磁滞消耗能量最少,沿主塑性变形垂直方向磁化时,磁滞消耗的能量最多;磁路内磁场在主塑性变形方向上对塑变量的变化最敏感,而磁路外磁场在主塑变垂直方向上对塑变量的变化最敏感。实现了铁磁材料磁特征参数与塑性变形量的定量关联。本研究为开发简捷的铁磁材料塑性变形量无损评定磁方法奠定了基础。     

铁磁薄板在磁场中变形和应力的理论分析与实验研究

在二维板壳磁弹性理论基本方程基础上,以二维铁磁薄板磁弹性问题为例,建立了含有10个基本未知量的偏微分方程组,再利用Newmark有限等差式,得到了可以应用DOM方法求解的标准型方程组.求解得到了载流铁磁薄板的位移及应力与各电磁量之间的关系,计算了载流铁板在磁场中的变形和应力.同时进行了载流铁磁性薄板在电磁场中变形和应力的实验研究,介绍了电磁场中铁磁性薄板的实验装置和实验方法,给出了实验数据,并将实验结果与理论计算结果进行了分析对比.     

爆炸荷载作用下方形夹芯板动力学响应与优化设计数值分析

为研究方形蜂窝铝板在爆炸荷载作用下的动力学响应,基于LS-DYNA非线性有限元软件,建立了TNT炸药-前后面板-蜂窝夹芯-空气的三维有限元模型。采用ALE(任意的拉格朗日欧拉)多物质流固耦合算法分析了蜂窝铝板在冲击荷载作用下的变形机理、塑性变形、能量吸收以及结构的优化。数值模拟结果表明:随着面板厚度、核心高度的增加,蜂窝铝板在冲击荷载作用下的塑性变形明显减小,抵抗变形的能力增强;随着爆轰入射角度的增加,结构的破坏程度有所减小,入射角越大这种效果越发明显。对结构给定边长和受冲击面积以及面板厚度配合比、夹芯量纲为一的高度进行了局部的优化分析,为设计优质铝蜂窝板提供参考。     

软铁磁薄板磁弹性屈曲的理论模型

铁磁弹性薄板的磁弹性屈曲问题一直作为电磁——弹性力学相互作用的一个基本模型进行研究，而作用在其磁介质上的磁力计算则是定量理论预测准确与否的关键．到目前为止，文献上已有的理论模型对悬臂铁磁梁式悬臂板在横向磁场中磁弹性屈曲的理论预测值始终高于实验值，有的甚至相差１００％左右．本文基于电磁力计算的微观安培电流模型，严格给出了软铁磁薄板等效横向磁力的宏观计算表达式．在此基础上，建立了电磁——力学相互耦合作用的非线性理论模型．该模型能描述铁磁薄板结构在非均匀横向磁场环境中的磁弹性失稳（或屈曲）．其定量分析采用了有限元法和有限差分法相结合．数值结果显示：本模型给出的磁弹性屈曲的临界磁场值与实验值符合良好．与此同时，文中还对文献中认为较成功的Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ模型的基本假设进行了分析．定量结果发现：Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ理论模型的基本假设仅在梁式板的长厚比Ｌ／ｈ比较大时（约在２００左右），是可以接受的，而当Ｌ／ｈ较小时，该假设将导致理论值与实验值的较大误差．Ｌ／ｈ比值越小，理论值与实验值的误差越大     

PERTURBATION ANALYSIS FOR MAGNETO-PLASTIC INSTABILITY OF FERROMAGNETIC BEAM-PLATES WITH GEOMETRIC IMPERFECTION

The magneto-plastic instability of a ferromagnetic beam-type plate with simple supports and small initial imperfection is analytically investigated in this paper for that the plastic deformation of the plate with a linear-strain hardening relation is co…