有限变形塑性动力学问题

塑性动力学通常认为包括结构塑性动力响应,弹塑性应力波的传播及其相互作用,以及一些专门的工程应用问题,例如穿甲与侵彻问题、动态断裂问题等。属于基础理论的还有固体材料动态特性,动态本构关系理论以及材料在高速变形条件下的实验技术的研究等等。在小变形范畴,塑性动力学的研究工作已有较长的历史,50年代以后是一个蓬勃发展的时期,不少重要的结果是在最近二、三十年内取得的,详见文献。目前,这方面的工作仍在继续,许多工程问题仍在用小变形理论来处理,并取得较好的结果。但必须指出,      

高分子材料的非线性拟断裂特性的计算

本文研究了高分子材料的非线性拟断裂特性。拟断裂分析的模型是一个具有中心银纹的矩形板,在拉伸应力场作用下。银纹内的取向纤维束在计算中用表面边界力来表示。这种表面应力与张开位移是非线性相关,所以应用非线性有限元进行分析。计算结果给出了银纹表面的应力分布、张开位移曲线和银纹顶点前沿的塑性场。与一般的断裂问题相比较,发现银纹顶点附近的应力分布并不存在奇异特性,要求的初始屈服载荷提高。在相同的载荷作用下,塑服区的尺寸也远比弹塑性断裂问题小得多。     

关于塑性动力学问题

塑性动力学是固体力学的一个较新的分支,它研究固体材料和各种结构物在短时强载荷作用下的弹塑性动力性态和应力与变形传播的规律。由于塑性动力学问题来自生产实践的各个领域,所以它和航空、造船、工业与民用建筑、水工建筑、矿山建筑、机械制造等工业的飞速发展有着直接的关系。同时由于塑性动力学是在弹塑性静力学和弹性动力学基础上引伸发展起来的,所以它和弹性、塑性理论,以及爆炸力学、地震力学、实验力学、计     

强夯处理高填方的大变形有限元数值模拟

根据强夯处理高填方时土体存在局部大变形的特点,运用非线性有限元理论,导出弹塑性大变形有限元动力平衡方程,对高填方强夯处理进行数值模拟,得到夯坑形状、土体应力变化及塑性区演化等结果.研究表明,采用弹塑性大变形有限元动力分析方法模拟高填方的强夯处理过程是可行的,其力学分析与传统方法相比更加精细,模型更加符合强夯加固的实际特征,数值模拟结果与现场试验吻合较好,对强夯加固机理研究和工程实践具有较高的参考价值.     

厚壳结构弹塑性分析的半解析有限元解

本文提出了对厚壳弹塑性分析的一种有效的、简便的分析方法,该法适用于圆柱形、任意截面柱形、旋转形等各种中厚壳,强厚壳的物理非线性分析。文中给出了厚壳弹塑性阶段的变形、应力状态和塑性区发展与破坏规律,为建立厚壳弹塑性理论提供了必要的依据,为厚壳非线性分析的实用计算探索了一条新的途径。     

参数二次规划法在计算力学中的应用(二)

弹塑性力学是变形固体力学的一个分支,据变形特点,变形固体在受载过程中可分为两个阶段:弹性阶段和塑性阶段。材料是否进入塑性状态,应由材料的应力、应变状态来决定,如用函数来表示,便有     

有初始几何缺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、大转动、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弹塑性反应的影响，也可用于带缺陷的非线性问题求解及稳定性分析．     

空间刚架结构大变形弹塑性屈曲及后屈曲分析

本文在当前Lagrange列式法的基础上,采用第二类P—K增量应力与Grecn增量应变之间的切线本构关系,并结合非线性杂交应力梁元进行空间刚架结构大变形弹塑性屈曲及后屈曲分析、计算结果表明了本文方法的有效性。     

固体的动力学性质与非线性波动问题的研究

一、前言非线性介质是指描述物体的应力和变形(包括变形速率和变形历史)的本构关系是非线性的。这种非线性性质往往和物体的有限变形联系在一起。在高速变形条件下,金属、岩石、高分子聚合物、复合材料、土壤等表现出不同的力学性质,应力波的传播规律也各不相同。研究非线性介质中波动的一般理论;应力波在各种介质中发生、发展、相互作用和转化的规律以及通过各种测试手段,尤其是对各种波动讯号的测量来确定材料的动态力学性质,构作本构方程成为近代力学发展 ...     

非线性变形节理中纵波传播特性的理论研究

基于波前动量守恒理论和位移不连续方法所提出的时域分析新方法,引入岩石非线性法向本构关系,对弹性纵波在岩石非线性节理中的传播特性进行了理论分析。采用节理变形的双曲线模型(BB模型),获得纵波P波斜入射非线性节理的传播波动方程,并通过参数研究分析了在岩石节理中节理非线性系数、节理初始刚度、应力波入射角和入射波幅值等因素对纵波传播规律的影响。结果表明:所推导的应力波传播方程在考虑多种非线性问题时,通过迭代计算即可方便求出透射波和反射波的数值解,避免了复杂的数学运算;当波斜入射节理面时,产生了波型转换,节理变形的非线性对透射波和反射波有较大影响,透射系数和反射系数并非随着非线性参数的变化而单调变化。时域内所推导的波传播方程更有益于波斜入射时非线性参数的广泛研究,为开展该方面的理论研究工作提供了借鉴。     

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。     

平面应变各向异性本构关系及在应力波传播模拟中的应用

为了研究平面应变条件下各向异性材料中应力波传播的特点,利用各向异性弹性Hooke定律、 Tsai-Hill屈服准则、经典塑性流动理论,引入修正的物态方程计及高压下的体积压缩非线性,建立了平面应 变条件下正交各向异性复合材料的弹塑性本构关系,并且分析了二维问题中材料变形引起的主轴旋转及客 观应力率修正问题。最后采用动态显式有限元方法自行编写程序模拟某种纤维增强复合材料碰撞过程中平 面应力波的传播,模拟结果显示,在平面应变条件下应力波在该材料的传播过程中表现出明显的二维效应、各 向异性特点及弹塑性特点。     

非比例加载下两相介质弹塑性特性的有限元分析

在Ｉｌｙｕｓｈｉｎ五维应变空间下,利用弹塑性有限变形的有限元法。研究了两相介质在非比例加载下的弹塑性特性,提出了应力模、延迟角随应变路径、转折角变化的近似计算公式,计算结果还表明,工程材料的许多复杂本构特性都是由第二相介质引起的．     

充液矩形贮箱弹性箱底板应力与变形分析

基于相容拉格朗日-欧拉法,通过对流场与弹性固体间流固耦合作用的分析,得到了矩形贮箱弹性底板流固耦合系统的自由振动微分方程。将伯努利方程与外加激励条件、速度势函数耦合到自由振动方程中,采用迦辽金积分法,给出了矩形贮箱在流体作用下的应力与变形的解析解。讨论了弹性底板的抗弯刚度、结构尺寸、底板材料参数及流体深度等因素对底板应力与变形的影响。研究结果表明:在液体晃动非线性激励作用下,贮箱底板的应力和变形随着液体深度、板长的增大而增大,随着板厚的减小而增大,且成非线性变化关系;底板的变形及应力与底板的材料常数相关,其中板厚的变化对其变形和应力影响要比板长及液体深度的影响显著得多。本文结果可为工程实际中矩形贮箱的设计提供参考。     

高精度欧拉流体弹塑性问题的数值方法研究

将描述固体材料的应力应变关系与欧拉流体动力学方程组耦合求解,通过引入界面捕捉方法描述多物质界面,将带弹塑性的多材料相互作用问题从形式上转化为计算单一材料问题,采用Roe方法近似求解Riemann问题,给出以Godunov方法为基础的二阶精度欧拉弹塑性流动的数值计算方法,适用于计算大变形流动等问题,并通过数值实验进行验证.     

轴对称薄壳弹塑性大变形有限元分析

本文讨论任意形状旋转薄壳的轴对称变形问题,用增量有限元位移法对其弹塑性大变形行为进行了分析。同时考虑材料和几何两方面的非线性。提出在每级载荷下用解析法确定弹塑性交界面的弹塑性刚度计算方案,这对提高计算精度和效率都是有益的。六个算例和解析解吻合很好。     

超导线圈在强磁场作用下的弹塑性变形分析

根据超导线圈受电磁力、热膨胀、弯曲应力作用的受力机制,首先理论研究了超导线圈在发生弹塑性变形时内部的应力、应变、位移,然后使用两段直线之间由过渡曲线相连接的简化模型作为超导线的应力-应变曲线的近似特性。利用有限元方法,数值模拟了电磁力作用下典型的Nb3Sn超导线材在不同边界条件下的应力、应变、位移分布情况。计算结果定量显示了超导线的弹塑性变形特性同电流密度的关系,初步预测了超导线圈发生塑性变形的区域和扩展以及支撑结构对超导磁体力学行为的影响。     

固定网格的数值流形方法研究

针对单纯几何非线性的材料大变形问题, 提出一种新的研究思路------固定数学网格的数值流形方法, 简称固定网格流形法, 可以看作是采用了固定网格的拉格朗日方法. 它充分利用数值流形方法的数学网格与材料物理边界分离的特性, 具备拉格朗日法和欧拉法各自的优势, 避免了原始拉格朗日法的网格扭曲问题以及欧拉法对移动边界难以精确描述和迁移项较难处理的问题. 采用数值流形方法的大变形分步计算格式, 使得固定网格流形法实现起来并不复杂, 仅需要每步切割网格形成新的流形单元, 以及对初应力载荷进行适当的处理, 而后者是固定网格流形法的关键. 针对固定的矩形数学网格开展研究, 采用一阶多项式覆盖函数的高阶流形法, 给出了两种初应力计算方法, 并用悬臂梁大变形算例验证了固定网格流形法的可行性, 将来需要进一步解决初应力载荷所带来的计算稳定问题.      

弹塑性力学问题的虚单元法

具有有限差分法特征的虚单元法,可视为是有限元法向任意多边形单元的扩展。在材料细观力学性能表征、非均质材料力学分析等非线性问题方面,传统的弹塑性有限元法具有网格数目多、效率低下等不足之处,而虚单元法使网格划分更加灵活,为材料的弹塑性力学分析等非线性问题提供了新的思路。基于增量法弹塑性力学原理和双线性投影算子,建立了弹塑性力学问题的虚单元法求解技术,提出了弹塑性力学问题虚单元法的应力更新方案,研究了弹性力学问题虚单元法的精度和收敛性,讨论了虚单元法求解弹塑性力学问题的网格依赖性。同时,开展了任意多边形和凹多边形单元的数值试验研究,结果表明,虚单元法无须分割多边形,仅需节点自由度便可求得单元刚度矩阵和应力等效荷载,程序实现简单,计算精度高,改善了传统有限元的网格依赖性和塑性区的网格奇异性。     

应力波与带软衬垫的地下结构动力相互作用

本文应用有限元法分析了应力波与带软衬垫的地下结构动力相互作用问题。软衬垫假定为弹塑性并用Mises屈服准则描述,而且考虑其几何非线性的影响。结构与介质按弹性考虑。文中给出了有限元计算所涉及的几何与物理非线性问题的一般基本公式。计算和分析了应力波通过软衬垫后结构运动特性。并与相同条件下未加软衬垫的地下结构进行了对比,从中得出了软衬垫的几何非线性、物理力学参数以及几何尺寸等因素对结构运动的影响规律。文中还对大、小应变理论的应用界限进行了讨论。