基于有限变形弹塑性模型模拟伪弹性合金全程变形行为

提出一个J2流的有限弹塑性本构方程来显式、全面地模拟了形状记忆合金(SMAs)在3个不同阶段加载并卸载所表现出来的应力-对数应变关系.这3个阶段包括变形完全恢复的伪弹性阶段、变形部分恢复的塑性阶段以及软化破坏阶段.该文的主要思想在于从实验数据的形函数出发,得到用形函数表达的多轴硬化函数,进而代入到本构方程,建立一个能模拟任意形状应力-对数应变关系,多轴有效的本构方程.该文方法的优势在于避免考虑微观到宏观的平均方法、相变条件等一系列复杂处理,大大减少了计算量.所得到的数值结果可以精确匹配实验数据.     

基于L-D流动法则模糊弹粘塑性的有限变形分析

为了进行岩土材料有限变形的动力分析,采用Green应变和第二类Kirchoff应力描述材料的几何非线性。将隶属度函数引入到屈服函数中,并采用L-D屈服准则,得到了基于L-D流动法则的模糊弹粘塑性本构模型。应用非线性有限元原理,得到了土样动三轴实验有限变形的数值结果,并与小变形的数值结果和土样的动三轴实验结果进行了对比。通过对比发现有限变形的结果更加接近动三轴的实验结果,且模糊弹粘塑性模型能很好地反映循环荷载作用下岩土的动力性质,是岩土动力分析的一种有效方法.     

韧性金属大变形拟流动角点理论及应用

本文提出韧性金属弹塑性大变形拟流动角点理论（ｑｕａｓｉ－ｆｌｏｗｃｏｒｎｅｒｔｈｅｏｒｙ）．该理论从塑性变形正交法则出发，将”模量衰减函数”及屈服面的尖点效应引入本构模型，从而实现了由正交法则本构模型向非正交法则本构模型以及从塑性加载向物理弹性却载的光滑过渡，使一般无角点各向异性硬化屈服函数与有角点硬化情形相结合成为可能．用于数值模拟各向异性金属薄板单向拉伸失稳与剪切带分析并与实验结果作比较，表明本文理论的有效性．     

正交各向异性材料的混合硬化弹塑性本构方程

建立了混合硬化正交各向异性材料的屈服准则,进而推导了与之相关的塑性流动法则.根据简单应力状态的实验曲线,可得到广义等效应力-应变关系.初始屈服曲面与材料的弹性常数有关,材料退化为各向同性且只考虑各向同性硬化时,屈服函数退化为Huber-Mises屈服函数,相关的本构方程退化为Prandtl-Reuss方程.     

基于滑移与微纤维伸缩两种耗能机制的弹塑性本构模型

本文考虑了固体材料内以拉压和滑移方式消耗变形功的两种主要物理机制,提出了用纤维构元与滑移构元共同组集的弹塑性材料模型.两种构元都是单自由度变形体,其力学性质及塑性变形中的耦合硬化系数可由传统的材料力学实验确定.各种取向的构元在三维空间中均匀分布,并与宏观应变协调变形.从模型结构的力学响应导出了全量型和增量型本构方程,不必预先设定加载函数(塑性势函数).构元经历的变形历史与其取向有关,作为组合效应的应力应变关系能反映加载路径的影响.因此,本文得到的本构方程既保持了简洁的数学形式,又能模拟复杂加载条件下材料的宏观弹塑性力学行为. 本文预测了几种多晶金属材料在典型复杂加载路径下的应力应变响应与后继屈服面,与实验结果吻合良好.     

基于等效滑移与潜在硬化机制的多晶金属亚宏观弹塑性模型

将多晶材料中晶片之间与晶粒界面上的滑移作为消耗塑性功的主要物理机制,提出一个由亚宏观滑移系作为耗能构元的材料模型,并用功共轭方法得到了亚宏观滑移系的等效滑移剪切率.重新给出了滑移系自身运动硬化、潜在硬化及Bauscninger效应的力学描述,导出了本构方程.在探讨材料性质参数对后继屈服面形状及尺寸变化影响的基础上,论述了模型的基本性质.与以晶粒为基本构元的多晶体自洽理论比较,所得到的本构方程具有简洁的数学表达,而且能精确有效地预测多晶金属材料在复杂加载条件下的宏观弹塑性力学行为.     

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。     

非饱和膨胀土的结构损伤模型及其在土坡多场耦合分析中的应用

针对原状膨胀土对气候变化反映敏感的特点和其具有胀缩性、裂隙性、超固结性等力学特性,以非饱和土力学和损伤力学为基础,建立了一个非饱和膨胀土的弹塑性损伤本构模型及相应的固结模型．把原状膨胀土看成是由未损部分和损伤部分的复合体,未损部分用非饱和土的非线性本构关系描述,损伤部分用损伤演化方程和两个屈服面（即,加载屈服面和剪切屈服面）描述．其中的损伤演化方程包括加载引起的损伤和干湿循环引起的损伤两个方面,用作者研制的CT-三轴试验确定．设计了相应的有限元程序UESEPDC;对非饱和膨胀土边坡进行了三相多场耦合问题的数值分析．分析分为4个阶段,得到了边坡在每一分析阶段的应力场、位移场、孔隙水压力场、孔隙气压力场、含水量场、基质吸力场、结构损伤演化场和塑性区扩展的动态图,较好地揭示了膨胀土边坡在开挖和气候变化条件下逐渐发生失稳滑动的现象及其机理．     

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．     

高速扩展平面应力裂纹尖端的理想塑性场

在裂纹尖端的理想塑性应力分量都只是θ的函数的条件下,利用Mises屈服条件、定常运动方程及弹塑性本构方程,我们导出了高速扩展平面应力裂纹尖端的理想塑性场的一般解析表达式.将这些一般解析表达式用于具体裂纹,我们就得到高速扩展平面应力Ⅰ型和Ⅱ型裂纹的尖端的理想塑性场.     

考虑损伤效应的正交各向异性板的弹塑性后屈曲分析

基于弹塑性力学和损伤理论,建立了一个与应力球张量有关的正交各向异性材料的混合硬化屈服准则,该准则无量纲化后与各向同性材料的Mises准则同构,进而建立了混合硬化正交各向异性材料的增量型弹塑性损伤本构方程和损伤演化方程．基于经典非线性板理论,得到了考虑损伤效应的正交各向异性板的增量型非线性平衡方程,且采用有限差分法和迭代法进行求解．数值算例中,讨论了损伤演化、初始缺陷对正交各向异性板弹塑性后屈曲行为的影响．数值结果显示了弹塑性后屈曲与弹性后屈曲的不同,并且损伤和损伤演化对板的弹塑性后屈曲的影响不可忽略．     

引用复变量伪应力函数来解幂硬化材料平面应力问题

本文引用复变量伪应力函数将幂硬化材料平面应力问题的协调方程化为双调和方程,从而使此类有强化材料的弹塑性平面应力问题能像线弹性力学平面问题那样采用复变函数法进行求解.本文推导出了幂硬化材料平面应力问题的应力、应变及位移分量的复变函数表达式,可推广应用于满足全量理论的一股弹塑性平面应力问题.作为算例,文中给出了含圆孔幂硬化材料无限大板单向受拉问题的解答,并和有关文献用摄动法获得的同一问题的渐近解进行了比较.     

高速扩展平面应力裂纹尖端的理想塑性应力场

在裂纹尖端的理想塑性应力分量都只是θ的函数的条件下,利用Tresca屈服条件、定常运动方程及弹塑性本构方程,我们导出了高速扩展平面应力裂纹尖端的理想塑性应力场的一般解析表达式。将这些一般解析表达式用于具体裂纹,我们就得到高速扩展Ⅰ型和Ⅱ型平面应力裂纹尖端的理想塑性应力场的解析表达式。     

一种基于无屈服概念的粘塑性模型

结合位错运动的热激活理论,基于无屈服概念,提出了一组描述金属材料变形规律的弹/粘塑性本构方程.方程从总体上考虑了应变率、应变历史、应率变历史、硬化和温度等效应,具有较强的物理基础.恒温单轴条件下商业纯钛的力学性能的理论预测与实验结果相比较,存在着良好的一致性.     

塑性极限分析的不可微模型及其光滑化算法

藉助于凸规划的Lagrange对偶理论,建立了Mises屈服条件下理想刚塑性材料Hill最大塑性功原理的对偶问题,并据此建立了极限分析的一个不可微凸规划模型．该模型不仅避免了对屈服条件的线性化,而且其离散化形式为线性约束下Euclid模之和的极小化问题．针对Euclid模的不可微性,提出理想刚塑性体极限分析的一种光滑化算法．通过计算平面应力和平面应变问题的极限荷载因子和相应的坍塌机构,验证了算法的有效性．     

损伤材料本构关系的一种内蕴时间理论

在评述了现有的连续介质损伤力学(CDM)的严重缺陷之后,基于所提出的损伤对本构关系影响的物理机制和模型及在ε_(T_qD)空间中对损伤材料不可逆过程的热力学描述,本文提出了一组新型的弹塑性损伤本构方程。该方程符合本文第一作者所提出的耗散型材料本构方程形式不变性定律的条件,以及Lemaitre,Valanis的本构方程和经典塑性理论的主要结果可由它在简化条件下推出的属性。文中还简略提到了损伤演化方程、有限元算法、材料函数确定方法及其在弹塑性损伤场分析中的初步应用。文末强调了内蕴表征时间z*和φ在ε_TD与ε_Tq)子空间中分析复杂的损伤与非弹性变形耦合问题时的重要价值;并将本文所提出的模型推广得到了纤维增强复合材料的损伤本构方程。     

有限变形下的混凝土动态本构关系研究

讨论有限变形和小变形假设下本构关系的区别,并将其运用于混凝土的弹-粘塑性本构关系研究,提出了一个应变率相关的动态力学模型．模型基于Ottosen的4参数屈服准则,分别考虑混凝土在硬化阶段和软化阶段加载面的不同变化规律,建立冲击荷载下的混凝土本构关系．该模型可以应用于冲击载荷下混凝土材料响应的模拟．引进Green-Naghdi客观率建立有限变形的混凝土模型．根据大量实验结果对应变率和材料强度的关系提出合理假设,使模型可以反映混凝土大变形的动态力学行为,为相关工程问题的研究提供有益的思路和有效的工具．     

基于Taylor算子的二元向量切触有理插值

提出了一种基于Taylor算子的二元向量切触有理插值的新方法.首先应用已知的节点定义各阶有理插值基函数,再用相应的向量值和各阶偏导数值建立一种类似二元函数Taylor公式的新型插值算子,最后进行组合运算,得出二元向量一阶、二阶切触有理插值函数的显式表达式,并自然推广到k阶情形,还给出了误差估计.算例表明,该方法计算简单,过程公式化,有应用价值.     

复合Poisson-geometric风险模型下第n次索赔时的破产概率研究

在复合Poisson-geometric风险模型下,通过构造一个特殊的Gerber-Shiu函数,推导出此风险模型下Gerber-Shiu函数满足的更新方程,破产时刻和直到破产时的索赔次数的联合密度函数,得到了第n次索赔时的破产概率的数学表达式．     

高速扩展裂纹尖端的理想弹塑性场

在理想弹塑性材料中,高速扩展裂纹尖端的应力分量都只是θ的函数.利用这个条件以及定常运动方程、应力应变关系与屈服条件,我们得到反平面应变和平面应变两者的一般解.将这两个一般解分别用于扩展Ⅲ型裂纹和Ⅰ型裂纹,我们就求出了Ⅲ型裂纹和Ⅰ型裂纹的高速扩展尖端的理想弹塑性场和理想塑性场.