脆性固体非弹性和软化性能的损伤本构模拟

本文概要地介绍了作者近年来在脆性固体粘塑性损伤本构模型方面的工作。首先，通过假设损伤率依赖于粘塑性应变率和应力变化率，提出了一个考虑损伤演化及其对材料力学性能的影响的粘塑性损伤本构模型。     

刚塑性有限元体积可压缩法的简化形式

基于传统的刚塑性有限元体积可压缩法中一直忽视了等效应变速率ε的矩阵表达式可进一步简化，本文运用矩阵运算方法简化了等效应变速率的矩阵表达式。并结合刚塑性可压缩材料的变分原理，导出了刚塑性有限元体积可压缩法的简化计算格式     

扩展裂纹尖端的塑性热耗散与温度场

材料的不可逆变形功以热的形式耗散，形成温度场，本文考虑Ⅰ型裂纹尖端过程区塑性变形功的热耗散，视裂尖塑性过程区为内热源，通过合理地构造一个热源密度函数，结合裂尖塑性区的近似模型，给出了裂纹定常扩展过程中的裂尖温度场。     

磁致塑性效应下的位错动力学机制

基于磁致塑性效应探讨了磁场作用下位错受力和运动机制, 对磁场下的位错动力学机制进行了定性和定量分析. 选择氧化铝纳米颗粒强化铝基复合材料为实验对象, 在不同磁感应强度下(0–3 T范围)对试样进行磁场处理. 结果表明, 随着磁感应强度增加, 位错密度提高, 表现出塑性变形特征. 分析认为, 磁场力不足以驱动位错运动, 位错增殖诱因在于磁致塑性效应, 即磁场改变了顺磁性位错芯与障碍间自由基对中的电子自旋状态, 促使自由基对从强键结合单线态向弱键结合三重态转化, 位错穿越障碍时所需能量减小, 退钉扎趋势明显; 位错运动中的限速环节是位错在障碍处的停留, 磁场诱发的电子激发和原子重排速度很快, 表现出磁场作用的高效性. 磁场起作用的临界磁感应强度约为3 T, 低于3 T时磁场作用随磁场强度增加而变得明显, 高于3 T 后磁场效果会减小. 计算得到3 T 时位错运动速度是10^-3 m/s, 位错线长度比未加磁场时增加两个数量级, 位移与磁感应强度平方和磁场作用时间成正比. 实验和理论研究表明磁场具有改善材料塑性变形能力的显著作用.     

基于能量原理的连续体结构安定分析

基于安定分析的静力定理,建立了一种以结构吸收的塑性能为安定判断准则,应用一种特殊的加载方式求解连续体结构安定问题的数值方法.应用这种能量方法对两个经典安定分析算例进行了计算,与相关结果进行对比表明能量法的有效性和可靠性.该方法摆脱了传统分析方法中的数学规划运算,有较高的求解效率,可方便地应用于实际工程中.     

高轴压和围压共同作用下受频繁冲击时含铜蛇纹岩能量演化规律

探讨高轴压和围压共同作用下频繁冲击扰动试验过程中伴随主要能量的种类,并推演冲击扰动前后弹性能、塑性能等能量的计算公式;采用预加载围压、高轴压、0.5 MPa冲击气压模拟深部岩体承受的水平应力、垂直高应力及爆破开挖扰动的影响开展动力学试验,并基于试验结果分析含铜蛇纹岩的动力学特征及能量演化规律。研究结果表明:含铜蛇纹岩能承受的扰动冲击次数随轴压增大而减小,随围压增大而增大,且动态峰值应力随扰动冲击次数增加而减小;随扰动冲击次数的增加,岩样伴随的弹性能先增大后趋于减小,伴随的塑性能呈增大的趋势发展,反射能和入射能的比值与透射能和入射能比值的变化规律相反,前者呈增大趋势,后者呈减小趋势;单位体积吸(释)能随扰动冲击次数的增加呈下凸曲线趋势变化,其均值随围压增大先减小后增大,随轴压增大而减小。     

海冰动力学中本构模型研究的若干进展

从20世纪70年代, 人们在不同尺度下建立了一系列的海冰动力学本构模型用于海冰数值模拟和预测. 将目前应用的海冰动力学本构模型分为弹塑性、黏塑性、各向异性和颗粒流体动力学中的黏弹塑性模型4类,并分别讨论了各类模型的特点和适用范围. 尤其对在极区及副极区大、中尺度下广泛应用的黏塑性及其改进的本构模型进行了深入地分析. 最后得出: 在大、中尺度下建立海冰动力学的黏弹塑性本构模型是提高海冰动力学计算精度的有效途径; 将小尺度下采用黏弹塑性本构模型的海冰颗粒流体动力学的计算时效进一步改进后, 可在大、中尺度下对海冰的重叠、堆积特性进行模拟; 进一步开展海冰动力学的尺度效应研究, 进行海冰本构模型的实验验证, 并建立不同尺度模型间的相互联系也应是海冰动力学本构模型研究的重要内容.      

静止平面应力裂纹尖端的各向异性塑性应力场的补充研究(Ⅰ)

文献[1]的结果对α≥2情形不适用。为此,我们用文献[1]的方法导出了α=2和α>2两者的静止平面应力裂纹尖端的各向异性塑性应力场的一般表达式。作为实例,我们给出了α=2的静止平面应力Ⅰ型和Ⅱ型裂纹尖端的各向异性塑性应力场的解析表达式。     

高速扩展平面应力裂纹尖端的各向异性塑性场

在裂纹尖端的应力分量都只是θ的函数的条件下,利用定常运动方程,Hill各向异性屈服条件及应力应变关系,我们得到高速扩展平面应力裂纹尖端的各向异性塑性场的一般解.将这个一般解用于四种各向异性特殊情形,我们就导出这四种特殊情形的一般解.最后,本文给出X=Y=Z情形的高速扩展平面应力Ⅰ型裂纹尖端的各向异性塑性场.