高温合金GH4169的失效特性及失效模型研究

对GH4169高温合金开展了不同应力三轴度（-0.33~0.33）、不同应变率（0.001~5 000 s-1）、不同温度（293~1 073 K）条件下的材料性能试验.基于Johnson-Cook失效模型的框架,研究了Johnson-Cook(JC)失效模型及已有文献提出的修改形式中应力三轴度项拟合结果的不确定性及应变率对失效应变的线性关系描述局限性问题,通过提出的特定参数确定方法与耦合应力三轴度的应变率效应指数函数,建立了一种唯象修正的失效模型.基于GH4169高温合金的试验结果,标定了修正的失效模型与JC模型中各个参数.结果表明:在不同应力三轴度下,GH4169的失效应变表现出不同的应变率效应;与传统的JC模型相比,修正的失效模型更能够较好地描述GH4169的失效行为;同时能够保证失效应变的非负性.     

PTFE膜材的应力松弛性能及预测模型分析

对建筑用PTFE(聚四氟乙烯)膜材进行了5种温度(23,40,50,60,70℃)下的单轴应力松弛试验,考虑了初始拉伸速度(2,5,10,20 N/s)对于膜材应力松弛性能的影响,分析得到了材料的松弛模量变化规律,采用几种常见的粘弹性本构关系模型对试验曲线进行了拟合对比分析.研究发现PTFE膜材表现出了明显的应力松弛特性,且受温度和初始拉伸速度影响较明显;随温度的增加,膜材的应力松弛速度越快,最终稳定应力值越大;随着初始拉伸速度的增加,最终稳定应力值越小,应力松弛速度基本相同;大部分粘弹性本构关系模型能够对PTFE膜材的应力松弛行为做出较好的预测,少量模型预测效果较差,这主要与本构关系模型的组成形式有关系.     

航空发动机用蜂窝材料应变率相关本构模型及应用研究

针对典型航空发动机涡轮机匣防叶片刮磨的蜂窝材料,阐述了常用的蜂窝等效模型和J-C(Johnson-Cook)模型,将两种材料模型应用于蜂窝冲击试验的仿真分析,并与试验结果进行了对比.结果表明,通过合理的参数标定及简化假设,J-C模型可提供满意的仿真结果,其中蜂窝损伤预测与试验结果很好地吻合.鉴于其使用相对简单,同时能够提供足够的预测精度,在航空发动机叶片与蜂窝的刮磨仿真分析工程应用中值得推荐.     

一种考虑聚醚醚酮（PEEK）不同力学状态的本构模型

聚醚醚酮（简称PEEK）以其优良的性能而广泛应用于高端机械、 核工程和航空等科技领域.为了描述其在应变、应变率和温度3种因素作用下的力学行为,依据PEEK在不同温度下呈现的3种力学状态,在著名的JC(Johnson Cook)本构模型的基础上,提出了针对高分子不同力学状态的分段JC本构模型.与传统JC模型及文献中改进JC模型相比,提出的分段JC模型能够更精确地表征PEEK在中高温下的力学行为,为PEEK在复合材料中的应用和分析奠定了理论基础.     

Ti-6242S钛合金高温循环粘塑性行为有限元模拟

采用ANSYS提供的粘塑性流动准则下的双线性各向同性硬化本构模型,考虑材料参数的温度相关性,通过单个单元有限模型对4种温度下施加相同平均应力和不同应力幅值的应力循环工况进行有限元模拟。实验与模拟结果的对比表明,该模型能够较好的地模拟高温450℃以下Ti-6242S钛合金粘塑性变形的循环累积。此外,由于该模型没有考虑循环过程中背应力的演化,对滞回环的预测不够理想,且过高预测了520℃下的粘塑性累积变形。     

基于断裂能的岩土节理弹性-软化塑性本构模型

基于准脆性材料的断裂力学和塑性理论,提出了用于岩土节理软化行为描述的弹性软化塑性本构模型.模型的主要特点是:1)节理材料的软化塑性和扩容特性直接与断裂失效过程相联系,所采用的材料参数比已有的弹塑性软化模型所用的参数少;2)模型可以描述混合断裂失效及相应的摩擦滑动,具有较广的适用性.     

求解层间界面反平面剪切破坏的剪切梁模型(Ⅰ)——基本特性

在反平面剪切载荷及侧压力共同作用下引起的裂纹及裂纹扩展导致的层间界面失效,是岩土工程层间界面及砌体结构中界面层上典型的失效方式.运用弹性力学和断裂力学的理论原理,提出了能够反映上述层间界面断裂失效问题力学特性的剪切梁模型.文中采用具有应力软化特性的“粘性裂纹”(内聚力裂纹)模型来表述层间裂纹前方损伤过程区的本构行为.对通过粘性层结合在一起的两个弹性板,在反平面剪切载荷及侧压力共同作用下的力学行为作了解析分析计算,研究了层间界面裂纹扩展规律.     

反映混凝土单边效应的弹塑性损伤本构模型及应用

为了尽可能有效和准确地描述混凝土材料的非线性力学特性,在研究国内外混凝土损伤本构模型的基础上,基于连续介质损伤力学和不可逆热力学的理论框架,采用统一强度理论作为屈服破坏准则,分别定义拉、压双标量损伤来考虑材料的拉、压迥异特性,同时引入反向加载影响因子以修正拉压交替循环加载时材料的单边效应,以及多轴应力状态下拉、压损伤累积的相互影响,最终采用显式积分算法建立了一种改进的混凝土弹塑性损伤本构模型.不同素混凝土加载试验模拟结果初步验证了建议模型的有效性,而通过对含I型裂缝的混凝土简支梁试验进行数值分析,结果表明,所得的荷载 挠度曲线与试验结果吻合良好,进一步检验了模型应用于结构非线性分析的有效性.     

无粘性土的应力矢量本构模型(Ⅱ)——应用

将史宏彦等提出的无粘性土的应力矢量本构模型应用于分析多种复杂应力路径下材料的变形问题。结果表明，此模型不仅能够很好地反映无粘性土的应力应变非线形、硬化性、剪缩剪胀性、与应力路径的相关性、主应力与主应变增量方向之间的非共轴性以及球偏应力与变形的耦合性等主要变形特性，而且也能够同时考虑主应力轴的旋转和中主应力对土的变形及强度的影响。模型预测结果与试验结果之间的良好吻合表明了该模型的广泛适用性。     

置换合金中出现锯齿屈服现象的临界条件的模型

本文同时考虑了置换合金中的位错的整体行为和溶质原子与位错之间的交互作用,提出了一个描述合金中的锯齿屈服现象(即PL效应)的模型,根据这一模型,锯齿屈服出现在一定的应变速度-温度范围之内,在一定条件下,应变量超过一定值,锯齿屈服现象即消失,此模型已为工业用Cu-32wt％Zn合金的拉伸试验及应变速度突变试验所证实:模型所预示的温度和应变速度对锯齿波出现和消失的临界应变量的影响与实验结果吻合得很好。     

混凝土材料的粘塑性损伤本构模型

基于不可逆热力学,引入运动硬化、等向硬化和损伤内变量,构造了相应的自由能函数和流动势函数,推导出了混凝土材料的粘塑性损伤本构模型．数值模拟的结果表明,该模型能够避开屈服面和破坏准则的基本假设来描述混凝土材料的以下特性:压缩载荷作用下的体积膨胀现象;应变率敏感性;峰值后由损伤和破坏引起的应力软化和刚度退化现象A·D2由于此模型避开了根据各种变形阶段选择与其相应的本构模型的繁琐计算,因此更便于纳入复杂工况下应力分析有限元程序中．     

恒定应力加速寿命试验中无失效数据的处理

1.问题的提出:一种KP500A/1600 V平板型普通晶闸管的寿命服从Weibull分布,为获得此种产品在正常温度s_0=85℃下的各种可靠性指标。特选温度作为加速应力,在三个不同温度下按排一次恒定温度加速寿命试验(简称恒加试验)。试验情况和试验结果如表1所示。值得注意的是,该恒加试验在低温度s_1=125℃下出现无失效现象。这给数据处理带来了困难。本文试图用定时截尾寿命试验的方法[2]去处理s_2和s_3下的有失效数据,而用Bayes方法去处理s_1下的无失效数据。最后用恒加试验方法[1]进行综合,获得初步结果。     

基于坐标平移法的正常固结非饱和土三剪弹塑性本构模型

采用单应力变量法和双应力变量法建立了非饱和土的三剪统一强度准则,在此基础上用坐标平移法分别推导了相应的破坏应力比.将所得破坏应力比与非饱和土修正Cambridge模型进行结合,分别建立了单应力变量及双应力变量下的正常固结非饱和土三剪弹塑性本构模型,并对其做了ABAQUS二次开发.以南昌非饱和重塑红土为研究对象,分别对其...     

混凝土轴拉加卸载随机损伤模型的建立与试验验证

为了分析及深入探讨混凝土在受拉加载及卸载情况下的力学特性,基于随机损伤本构关系提出了一种混凝土轴拉加卸载模型,推导出了混凝土加卸载的应力 应变关系表达式.为了印证理论表达式,进行了混凝土轴向拉伸及加卸载的试验研究,测得了混凝土的材料参数及其相应的轴拉加卸载应力-应变曲线.结合模型的计算结果,对混凝土的轴拉加卸载试验结果进行了对比分析,结果表明:混凝土轴拉加卸载模型能够预测混凝土的极限强度,同时能描述混凝土的强度软化、加载过程中的弹模折减及卸载后的塑性变形.     

求解层间界面反平面剪切破坏的剪切梁模型（I）——基本特性

在反平面剪切载荷及侧压力共同作用下引起的裂纹及裂纹扩展导致的层间界面失效,是岩土工程层间界面及砌体结构中界面层上典型的失效方式。运用弹性力学和断裂力学的理论原理,提出了能够反映上述层间界面断裂失效问题力学特性的剪切梁模型。中采用具有应力软化特性的“粘性裂纹”（内聚力裂纹）模型档表述层间裂纹前方损伤过程区的本构行为。对通过粘性层结合在一起的两个弹性板,在反平面剪切载荷及侧压力共同作用下的力学行为作了解析分析计算,研究了层间界面裂纹扩展规律。     

冻土单轴动态加载下的应力应变关系

研究冻土在冲击加载下的动态力学行为对寒区的工程建设、交通运输等都有着重大的意义。该研究在粘弹性模型的基础上,考虑了损伤和温度的影响,建立了能够合理描述冻土在单轴冲击荷载作用下的应力-应变行为的本构模型。并进行了冻土霍普金森压杆冲击动态实验,对比实验曲线和所建立的本构模型曲线,发现拟合良好,具有一定的工程应用价值。     

步进应力加速寿命试验方法初探

加速寿命试验就是在不改变元器件失效机理的前提下,提高可能引起元器件失效的那些应力促使元器件加速失效,从而可以在较短的时间内测出失效率,找出寿命与温度或电压的关系(加速系数)再用外推法来预计实际使用条件下的失效率,以达到加速估计元器件的可靠性的目的。加速寿命试验按照施加应力方式的不同分为恒定应力加速寿命试验,步进应力加速寿命试验,序进应力加速寿命试验三种类型.其中恒定应力加速寿命试验方法更为成熟已形     

GTN模型参数标定方法与应用

采用有限元辅助试验的FAT(finite-element-analysis aided testing)迭代方法获取的材料直至破坏的全程本构关系曲线并借助ABAQUS和GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)模型,提出了基于有限元逆向法标定GTN模型参数的方法,对316L不锈钢、304不锈钢和汽轮机转子材料26Ni Cr Mo V11-5漏斗试样拉伸过程的仿真结果良好。在此基础上获得的三种材料的GTN模型参数应用于模拟CT(compact tension)试样的准静态裂纹扩展下的载荷位移曲线并基于载荷分离方法,获得了三种材料CT试样的J阻力曲线。     

一个新的形状记忆合金模型

借助于Tanaka用一维形核动力学方程导出的指数形式的相变百分数,建立了一个新的形状记忆合金本构模型.提出了不同相变条件下的可恢复形状记忆应变的表达式;考虑了材料在变形过程中马氏体的重定向作用;克服了Tanaka系列模型不能描述当材料为完全马氏体状态时的力学行为的缺点.本模型较现有的形状记忆合金本构模型均简单,便于应用,实验证明了模型的正确性.     

非线性塑性材料内部空洞闭合模型的研究

基于典型体元(RVE)模型和Rayleigh-Ritz法,对材料内部空洞从球形闭合成裂纹的过程进行了定量研究.基体材料的本构关系采用幂次粘性方程.通过研究材料变形过程中内部球形空洞和圆形裂纹的演化规律,得到了各自的体积应变率的表达式.采用插值近似,建立了空洞闭合的解析模型,发现空洞变形的主要机理来自于空洞周围基体材料的塑性流动.空洞闭合模型反映了材料属性、远场应力三轴度、远场等效应变对空洞闭合的定量规律.空洞闭合模型的预测结果与文献中的数值结果和有限元计算结果相吻合.空洞闭合模型与CAE(computer-aided engineering)技术相结合可对材料加工工艺进行优化设计,为消除材料内部空洞提供了一条有应用前景的新途径.