函数模拟法求解锥形模超塑挤压的力学场——超塑挤压解析理论之一

本文首次用模拟位移函数的方法,给出锥形模超塑挤压力学场的解析式以及应变、应变速率和应力的约束方程。由于实验选用的是典型超塑性合金ZnAl₅,所以结果有相当的包络性。即使对于非典型超塑性材料,这种方法亦有普遍意义。     

Al/Al2O3P金属基复合材料的静动态压缩性能及损伤分析

用气压浸渗工艺制备了体积分数40％～50％Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料，使用了4种不同尺寸的Al2O3颗粒，其平均粒径分别为5μm、10μm、30μm和60μm．测定了这些复合材料的静、动态压缩性能，并通过材料压缩前后密度变化的测量定量表征了材料的累计损伤，结果表明，与基体材料相似，这些复合材料表现出明显的应变率敏感性；当增强颗粒平均粒径小于60μm时，材料的累计损伤基本与应变率无关，而主要取决于材料的应变．材料中颗粒的破裂主要是由颗粒间的相互作用引起的．较小尺寸颗粒增强的复合材料具有较高的流动应力和较小的累计损伤，并随着颗粒体积分数的增加，材料的流动应力和损伤率都相应增加．     

加热炉内板坯粘塑性下桡变形的研究

在加热妒内，由于高温及重力作用，板坯两端的悬臂将产生下桡变形。悬臂越长，下桡将越大，导致悬臂下桡部分与出口端墙相碰，影响出料而造成事故。本文对加热炉内板坯的下桡变形进行了分析计算。首先，建立了板坯的二维非稳态导热模型并用有限差分法计算了炉内板坯随时间的温度变化；然后建立了板坯悬臂粘塑性变形模型，用有限元法计算了高温条件下由重力引起的悬臂的下桡变形。由此理论模型计算出的板坯抽出温度与悬臂端下桡量与实测结果吻合良好，说明该理论模型及模型计算方法是正确的，可用于对装钢生产进行指导。     

承受拉-扭组合载荷的薄壁圆筒屈服时产生塑性流动的条件

提出了在无外力作功的情况下，具有Bauschinger效应的弹塑性材料处于屈服状态产生自发的塑性流动时应满足的条件．这个条件不仅与材料的力学性能有关，而且还处决于材料的具体的载荷边界条件和变形．举例说明了承受拉一扭组合的薄壁圆筒中，采用组合强化模型时，产生塑性流动的具体条件．     

受压矩形截面柱在塑性阶段的缺陷敏感性分析

对加载到塑性阶段的矩形截面柱，本文研究了几何缺陷对屈曲的影响，在分析中考虑了弹性卸载的影响，求出了荷载、缺陷大小及分叉模态幅值之间的精确渐近关系式，结果表明在塑性阶段最大承载力对小缺陷非常敏感，但当缺陷大小达到某一值后，可能不存在最大载荷。     

研究塑性有机固体的1H NMR方法

塑性有机固体的＾１Ｈ ＭＡＳ ＮＭＲ谱通常由一高分辨谱与一宽线谱组成，其中高分辨谱分量对应于塑性相，而宽线谱分量对应于刚性相。长延迟回波－ＭＡＳ ＮＭＲ实验可测得塑性相的高分辨谱，ＣＲＡＭＰＳ方法可测得整个固体＾１Ｈ体系的高分辨谱，常温下它往往以刚性相的贡献为主要成分。实验结果表明，结合＾１Ｈ ＭＡＳ、回波－ＭＡＳ与ＣＲＡＭＰＳ等三种固态高分辨＾１Ｈ ＮＭＲ技术可望成为深入研究塑性有机固体中塑性相     

塑性本构理论与工程材料塑性本构关系

研究了材料的塑性本构理论,从理论上建立了严密的塑性本构方程,为建立工程材料塑性本构关系提供了理论基础,此后将理论应用于3种工程材料.依据材料的性质以及工程的要求,通过简化得出满足工程计算精度要求的岩土类摩擦材料、金属类晶体材料的塑性本构关系;对强度控制的工程问题如有充分塑性变形条件则可将材料视作理想塑性材料,应用屈服条件和极限分析条件,采用传统的或数值的极限分析方法,求得工程安全系数或极限承载力.     

增强六手臂缺失支柱手性拉胀超材料力学性能理论研究

前期研究工作中, 基于有限元分析, 作者发展了一种在大变形范围内具有可调恒定负泊松比的新型增强六手臂缺失支柱手性拉胀超材料. 为了揭示微观结构?力学性能关系, 并进一步指导超材料目标参数设计, 本文在小变形框架下基于能量法建立了表征该拉胀材料等效泊松比和弹性模量的理论模型. 增强六手臂缺失支柱手性拉胀材料由“Z”型手臂元件组成. “Z”型手臂可以被假设为两端简支的欧拉?伯努利梁. 因此, 本文首先推导了两端受集中力和力偶的任意形状欧拉?伯努利梁的应变能. 然后, 考虑平衡条件和变形协调条件进一步给出了材料等效泊松比和弹性模量的理论表达式. 研究表明只有“Z”型梁的内外手臂比为2:1时, 理论表达式才有简洁的形式. 为了更好地利用所推导的理论表达, 基于理论推导, 本文开发了MATLAT图形用户界面 (GUI). 在GUI中输入可描述该超材料几何形状的独立几何参数, 即可直接获取其等效泊松比和弹性模量. 最后, 基于理论结果, 系统讨论了超材料微结构几何参数对其等效力学性能的影响, 并将理论解与有限元计算结果进行了对比. 结果表明, 可以通过调控微结构几何参数获取大范围的目标力学性能.      

典型连接结构螺栓的附加弯矩形成机理与承载能力研究及结构优化设计

针对典型连接结构中, 高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题, 开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究, 并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法. 首先, 建立典型连接结构的等效力学模型, 推导出螺栓附加弯矩的解析解, 进一步开展数值仿真分析, 验证了解析方法的正确性. 考虑螺栓同时承受拉弯耦合载荷工况, 引入梁塑性弯曲理论, 研究了不同拉弯组合下的螺栓截面各类应力分布的交互关系, 并给出了考虑轴力影响的弯矩塑性折减系数. 基于最大应力破坏准则, 开展了考虑附加弯矩和弯曲塑性影响的螺栓载荷失效判据研究, 该判据更加具有工程应用价值. 从机理出发, 开展典型连接结构优化设计以降低螺栓的附加弯矩进而提高其承载能力, 进一步采用解析方法, 阐述了铰支球头的工作机理. 采用数值仿真方法, 开展了螺栓附加弯矩灵敏度分析, 验证了优化设计方法的有效性. 进一步开展试验研究, 获得不同连接状态下螺栓的附加弯矩, 验证了优化设计方法的正确性和可行性. 该方法能够极大降低高强螺栓的附加弯矩, 最大程度发挥螺栓的承载能力, 提高连接结构的可靠性.