金属切屑塑性流动的稳定性

对金属正交切削过程中切屑形成机制和材料塑性流动行为进行实验研究和理论分析. 通过对4 种常用金属材料正交切削过程的实验研究和切屑形貌的微观观察,确定了连续切屑转变成锯齿切屑的临界速度. 结果表明该临界速度与材料性能相关. 在实验观察基础上,提出描述材料正交切削过程的二维分析模型. 该模型假设切屑形成区为包括主剪切区和次剪切区的一个平行四边形. 载荷有主剪切区中的剪应力和次剪切区中的正压力;通过量纲分析得到描述材料正交切削过程的无量纲主控参数和无量纲形式的基本控制方程;应用线性稳定性分析方法建立平面应变状态下评价材料塑性流动稳定性的普遍准则;求得切屑形成区内材料塑性变形的速度和应力近似解. 讨论切屑形成、形貌转变以及相关的塑性失稳机制. 分析结果表明, 表征材料惯性与阻尼之比的无量纲参数— 雷诺数可以作为主控参数描述金属切削过程以及切屑材料塑性流动的稳定性.      

金属切屑塑性流动的稳定性

对金属正交切削过程中切屑形成机制和材料塑性流动行为进行实验研究和理论分析.通过对4种常用金属材料正交切削过程的实验研究和切屑形貌的微观观察,确定了连续切屑转变成锯齿切屑的临界速度.结果表明该临界速度与材料性能相关.在实验观察基础上,提出描述材料正交切削过程的二维分析模型.该模型假设切屑形成区为包括主剪切区和次剪切区的一个平行四边形.载荷有主剪切区中的剪应力和次剪切区中的正压力;通过量纲分析得到描述材料正交切削过程的无量纲主控参数和无量纲形式的基本控制方程;应用线性稳定性分析方法建立平面应变状态下评价材料塑性流动稳定性的普遍准则;求得切屑形成区内材料塑性变形的速度和应力近似解.讨论切屑形成、形貌转变以及相关的塑性失稳机制.分析结果表明,表征材料惯性与阻尼之比的无量纲参数—雷诺数可以作为主控参数描述金属切削过程以及切屑材料塑性流动的稳定性.     

金属塑性压缩过程三维流动的分析

本文根据刚塑性体广义变分原理采用20节点,60自由度的曲六面体等参单元,计算了长、宽、高不等的六面体塑压过程的流动速度场、应变场、外力等。比较全面而准确地描述了金属塑压过程三维流动的情况。并将理论计算与实验结果进行了比较。     

金属的塑性

金属成型,涡轮叶片寿命,金属结构承载能力,装甲侵彻,以及结构金属抗断裂能力等方面的进展,都取决于对金属塑性的深入了解.由于金属塑性响应的内在复杂性,因此要获得这样的了解,就需要持续不断地进行研究工作,并需要在理论、实验和数值方法上有所创新.经典塑性理论虽然在对金属结构受到接近比例载荷的常规应用中具有很大价值,但在涉及象大变形、循环载荷、高温、局部剪切或高应变率的许多重要应用中却不令人满意.必须有一个在物理学基础上发展起来的塑性理论,来解决现代工程技术所面临的种类广泛的问题.发展这种理论,需要有严格的实验,以便揭示微观机理和宏观塑性响应之间的关系,并为确定所提出理论的正确性提供根据.对于发展一个更全面的理论来说,考虑率相关、大变形、非比例载荷、温度敏感性及品界效应等是重要的.计算机的大小和速度的惊人的增长,为利用更符合实际的塑性理论进行计算消除了障碍.放松对计算的约束条件,给与塑性有关的工程技术问题的重大发展提供了一个特殊良机.由于晶粒旋转及空洞扩散之类的效应引起了软化,因此要想适用于涉及这种软化的情况,就需要有精确的有效计算机编码.尤其十分需要预测材料由于形成剪切带和由于空洞并合而引起的破坏的能力.在一般加载历史过程中,必须确定控制损伤累积的物理原理,并用计算机编码表示出来.      

用有限单元法研究金属粘塑性稳态流动问题

七十年代以来,用有限单元法研究金属塑性变形的方法有了很大发展,这种方法对那些目前只能用试验方法和工程近似方法解决的问题,提供了完全用计算机方法解决的途径。本文采用刚粘塑性有限单元法,求解薄板轧制时金属塑性流动问题。这一方法忽略金属的弹性性质。因此可以不考虑金属的弹性行为,并且不用考虑金属从弹性状态到塑性状态的过渡,这使求解过程大大简化。对于金属塑性加工问题,这样的近似是允许的。这一方法采用了粘塑性材料的本构关系,所以它不仅能够分析理想塑性材料和变形强化材料,而且可以分析包括变形强化性质的变形速度强化材料,这可以使塑性变形力学分析更接近真实情况。     

结构的塑性动力响应(二)

两端受约束的梁的动力响应 1.轴向不受约束的简支梁 在前几节中,我们着重讨论了悬臂梁,本节要研究当梁的两端受到约束时会出现什么新问题。     

结构的塑性动力响应(一)

在通常的弹性力学和塑性力学中,讨论的都是准静态的问题。在这些问题中变形进行得很慢,变形随时间变化的过程可以不计,惯性力与外载相比也可以忽略不计,因而可以按平衡问题来分析。如果外加载荷变化得很快,变形也将有很快的变化,这时就需要处理弹塑性体的动力学问题。     

孔型立轧过程的三维刚塑性有限元分析

采用三维刚塑性有限元法对２Ｓ－Ａｌ板孔型立轧稳态过程进行了分析和比较，所得轧件断面形状，轧制力及轧制力矩与文献「１」的实验结果吻合很好，计算精度有所提高。     

金属塑性成型理论研究的进展

本文综述了近年来金属塑性成型理论在基本规律、成型力学问题解法、外摩擦及成型过程模拟实验技术等方面的进展.     

金属的拉伸试验及其在确定塑性金属性质的应用

近年來用拉伸試驗來確定金屬塑性性質的問題曾引起廣泛的討論。作者們提出了許多關於應力-應變的經驗關係式;這樣找出來的公式的數目當然可以是無限多的。1945年W.R.0sgood發表了一篇文章,對文獻中巳出現了的廾多個應力-應变曲綫的解析公式作了批判性的分析,這些公式大致和實驗結果是符合的,但是它們的主要缺點是它     

内蕴时间塑性理论及其新进展(续)

三、内蕴时间塑性理论的一些基本概念和本构方程本节首先分别从经典塑性理论与内时理论的基本观点出发,对Drucker在其奠基性论文[46]中用过的一维力学模型的塑性响应特性进行分析比较,以便用简洁的方式阐述内时理论的某些最基本的概念,并说明经典模型可作为内时模型的一种理想化情况而得到。接着评述广义时间在固体力学中引入的概况和笔者最近提出的耗散型材料本构方程的形式不变性定律。然后根据这一定律首先得到了Valanis(1971)提出的小变形小变温下内时弹塑性本构方程的显式。接着研究了塑性应变偏张量的欧几里得模作为内时测度定义时的内时本构方程的特性,特别是讨论了它与经典塑性理论之间的关系。然后引入了含弱奇异性的内时本构方程。最后讨论了Valanis与笔者最近提出的新型弹塑性内时本构方程。      

流动分离的渐近理论(续)

五、其他推广和应用超声速拐角流和不可压脱体分离是两个最典型的流动分离问题。我们看到,除与外流大范围再附有关的困难外,三层理论已获得显著的成功。这里再概述一些其他的应用和推广。1.内流分离流策略已在内流有阻塞或膨胀的各种情形得到了应用,首先是对渠道流和轴对称管流,然后推广到三维渠道流和非轴对称管流。      

流动稳定性及转捩(特约稿)

1.概述从层流向湍流转捩这一现象的研究有很长的历史,主要是从英国曼彻斯特大学的Reynolds在1883年的早期工作开始的,但也可以从更早的时间算起。我们知道,层流(有规则的及有光滑流线的)可以通过流动的Navier-Stokes方程计算,有时也能从实验观察到,但      

金属热黏塑性本构关系的研究进展

金属材料的塑性流动行为依赖于温度和应变率,温度和应变率敏感性是金属材料塑性流动的最重要的本质特性之一,建立合适的热黏塑性本构关系来准确描述金属塑性流动行为的温度和应变率依赖性,是金属材料能被广泛应用的必要前提。为此,对金属热黏塑性本构关系的最新研究进展进行了综述,介绍了常见的几种金属热黏塑性本构关系并进行了详细讨论,给出了各本构关系的优势与不足,最后系统介绍了包含金属塑性流动行为中出现的第三型应变时效、或K-W锁位错结构引起的流动应力随温度变化出现的反常应力峰以及拉压不对称等行为的金属热黏塑性本构关系的研究进展。     

考虑尺寸效应的多晶金属循环塑性分析

采用多晶塑性分析方法,设材料单元包含一定数量的各向异性单晶晶粒并考虑晶粒尺寸的影响,利用Taylor假设计算材料单元的应力和应变.模型引入考虑尺寸效应的晶体滑移硬化函数,同时针对晶体滑移引入背应力及其方向性硬化的描述,以反映不同晶粒尺寸材料在循环加载条件下的力学行为,利用该模型,论文第一作者采用显式格式编制了与ABAQUS商用有限元软件接口的用户材料子程序(VUMAT),实例计算证实该模型可以反映和描述多晶金属材料在反复加载条件下的循环塑性行为与尺寸效应.     

泡沫金属的微惯性效应和动态塑性泊松比

采用三维Voronoi技术和显式有限元方法来研究闭孔和开孔两种泡沫金属的动态塑性泊松比问题和微惯性效应。细观数值模拟的结果表明:塑性泊松比随着轴向应变的增加而下降,塑性泊松比的峰值随着冲击速度的增加而下降;相对密度增加时,泡沫金属塑性泊松比增加;微惯性对平台应力的影响不大。该数值模拟结果能够解释侧向约束情况下闭孔泡沫金属的压溃应力随着加载速率的提高而下降的实验现象。     

Lode参数的物理实质及其对塑性流动的影响

回顾了1926年Lode在做屈服准则实验验证时,为了考虑中间主应力的影响而提出的参数μσ,指明其在应力Mohr圆中的几何意义,推证了μσ与应力偏张量第三不变量J3和应变增量比d2ε/d1ε及d3ε/d1ε的定量关系,进而指明μσ给实际成形工序在Mises圆柱上的定位提供了依据,作为工程上的定性分析,μσ值的符号(正或负)可以作为应变类型的判据.     

干扰剪切流动(ISF)和边界层流动及ISF理论在计算流体力学(CFD)中的应用

简述作者提出的干扰剪切流动(ISF)理论、近壁复杂ISF理论、推论和它们在CFD中的应用.ISF是小黏性流体运动中普遍存在的一种基本流动,如驻点流、近壁黏性-无黏干扰流动,干扰可忽略时ISF的黏性部分为熟知的边界层流动.ISF理论揭示了高$Re$数流动计算的最佳坐标系和最佳网格生成.由近壁复杂ISF理论与流体运动方程组及流速在壁面无滑移条件相结合导出一组壁面相容(SC)判据,该判据提供了利用CFD仿真结果判断CFD仿真可信度的理论途径、并为近壁网格、算法和边界处理的改进和三者的更好协调、为湍流模型的评估、改进和发展提供了一种理论途径.      

DH-36钢的塑性流动统一本构关系研究

通过对DH-36钢动态应变时效的规律和试验数据进行系统分析, 发展和建立了描写第3种动态应变时效的本构模型. 然后基于热激活物理概念本构模型和塑性流动应力组合原理, 加入对第3种动态应变时效的描述, 获得了统一本构模型. 该模型不仅可以描写第3种动态应变时效, 还可以预测DH-36钢在温度77K~1000K, 应变率0.001s^{-1}~3000s^{-1}范围内的塑性流动应力,通过比较发现统一本构模型预测结果与试验结果吻合很好.      

塑性流动理论的变分不等式模式及其优化解

本文研究与塑性流动理论相等价的变分不等式泛函形式,此类形式比现有的能量形式描述更为简洁,便于数值计算,并具有可靠的数学依据,文章还证明了其广义塑性势形式具有线性和凸性性质。在进行有限元离散后,采用变分不等式二次规划解,不需要传统求解弹塑性问题的迭代过程,迭代次数比传统方法少得多,而且具有足够的精度,其效果优于传统的非线性问题解法。