材料生长与变形的连续介质模型:弹性本构方程

本文着重探讨了生长变形体连续介质理论中的本构模型.首先列出了描述生长变形体能量平衡的微分方程以及熵不等式;以此为基础,通过将密度演化的历史作为独立的本构变量扩展了理性力学的因果性公理与决定性公理,具体而详细地推导了简单材料的生长弹性本构方程,给出了这些本构方程中的相关本构变量之间的约束不等式,得到了\"生长变形体的自由能与其密度成反比\"的结论,并从热力学上对这一结果进行了定性的解释.最后,文中对几个尚待解决的问题进行了说明,并指出了今后的发展方向.     

泡沫铝泡孔动态变形特性研究

在SHPB实验中采用应变冻结法将试件冻结于设定的压缩应变,然后观察内部泡孔的变形情况并讨论其变形机理。分别对同一相对密度(40%)、不同基体材料的两种泡沫铝以及两种相对密度(19%和8%)、相同基体材料的泡沫铝进行实验,讨论了基体材料的本构关系、泡沫的相对密度对变形模式的影响。利用ANSYS/LS DYNA软件对泡沫铝在动态压缩时泡孔的变形进行数值模拟计算,进一步说明泡沫铝泡孔变形的模式与基体材料本构关系及相对密度的关系。     

粗晶超塑性单轴拉伸颈缩模拟

利用粘塑性本构模型模拟粗晶超塑性单轴拉伸。数值结果表明,颈缩的位置及发展过程受拉伸应变速率的影响。不只一处分散不均匀变形相互牵制与协调,使材料得以在接近均匀的状态下经受大的变形,模拟得到的局部应变速率演化曲线,可以预测变形局部化发展的情况。     

地震液化问题研究进展

概括了地震液化问题研究的框架和主要内容.从液化的机理、液化可能性分析, 液化稳定分析、液化变形分析及液化分析的数值方法等几个方面, 总结了液化问题的主流研究思路和近期进展, 指出了目前的不足和应着重研究的方向.随着对地震液化问题研究的深入, 液化问题研究的重心逐渐由液化可能性分析、液化稳定分析转向液化引起的变形评价.在液化变形的评价方法中, 基于震害调查的经验统计方法的预测精度较差, 且不能考虑土与结构的相互作用;而基于数值模拟的方法可以考虑复杂的边值问题, 显示出广泛的前景.在以后对地震液化问题的研究中, 除了进一步收集分析已有震害资料提高液化可能性分析及液化变形分析的现有方法的可靠性以外, 应着重深入研究饱和砂土液化变形的基本规律及物理机制,在此基础上建立能够合理模拟饱和砂土整个液化过程中(包括液化前和液化后)的应力应变行为的本构模型, 发展能有效地预测实际边值问题中液化变形的数值模拟方法.     

SMA本构模型及其应用的研究进展

形状记忆合金(SMA)是一类应用前景广阔的智能材料系统, 其最基本的宏观响应特性是在不同温度和应力条件下的相变超弹性和形状记忆特性.近年来, 形状记忆合金本构模型发展迅速, 其在工程结构振动控制领域中的研究和应用也得到了广泛地关注.与此同时, 许多学者将SMA用于当前迅速发展的智能材料结构,发展了一系列SMA复合材料本构模型, 成为目前SMA的应用研究的热点.本文针对形状记忆合金本构模型的发展状况, 首先回顾了近年来常用的和新发展的SMA本构模型, 并根据其包含的力学特点和基本理论将其进行了比较归类, 分析了各类模型特点和适用范围;其次从微/宏观角度介绍了有广阔应用前景的SMA智能复合材料的本构模型的发展状况;接着简要的综述了几类较为实用的SMA本构模型在实现结构的主/被控制、变形控制及结构裂纹诊断与控制等方面的应用现状.最后对目前本构模型的发展趋势、工程应用问题提出了一些看法和展望.     

铀铌合金层裂行为的数值模拟

采用一种唯象模型来模拟铀铌合金在高应变率条件下的变形行为,该模型包括了材料的非线性弹性（状态方程）、率相关塑性和孔洞的形核及生长等多种效应。并且采用一种对角隐式Runge-Kuta方法来求解本构率方程组,提高了热粘塑性本构关系计算的稳定性及精度。对D.L.Tonks等的铀铌合金平板撞击实验进行了数值模拟,并将计算结果同文献中的实验和数值模拟结果进行了比较。结果表明,本文的计算结果比文献中的数值模拟结果更接近有关实验数据。     

非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程

以非均匀颗粒介质为研究对象,采用三维离散元方法对其在不同密集度和剪切速率下的动力过程进行了数值模拟,分析了其在由瞬时接触的快速流动向持续接触的准静态流动的转变过程及其行为特点. 通过对不同材料性质下相变过渡区内颗粒材料的宏观应力、接触时间数、配位数、团聚颗粒数量、有效摩擦系数等参量的计算,更加全面地描述了非均匀颗粒材料在类固-液相变过程中的基本特征. 基于以上数值计算结果,建立了一个适用于颗粒材料类固态、类液态以及其相变过程的本构方程,并通过剪切室实验结果验证了它的合理性.     

96.5Sn-3.5Ag钎料合金的时相关单轴应变循环变形行为及其本构关系研究

在室温下对96.5Sn-3.5Ag钎料合金进行了不同加载波形下的单轴应变循环实验.研究了在具有不同保持时间、不同应变率、不同应变幅值及其历史对材料的循环变形行为的影响.基于材料时相关变形行为,提出了统一粘塑性本构模型,并对该材料的变形行为进行本构模拟.实验结果表明:该钎料合金单轴变形行为具有应变率、保持时间以及应变幅值依赖性.本构关系的预言结果与实验结果吻合得一致性说明该种模型能够很好地描述材料的单轴应变循环变形行为.     

两种晶体塑性损伤模型在有限变形条件下的比较

对建立在连续损伤力学和内变量理论基础上的两种晶体塑性损伤模型进行了比较,旨在比较两种模型在描述材料物理性能方面的适用性以及由加载而引起变形响应的不同之处.模拟结果显示,两种模型均能反映出塑性各向异性和损伤的演化;由加载而导致有限变形的响应不仅依赖于变形,而且也依赖于晶格取向;尽管两种模型在揭示单晶体的物理性能方面是不同的,但是在预测材料力学性能方面有着相同的预测趋势.