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．     

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．     

The effects of relative density of metal foams on the stresses and deformation of beam under bending

The exact analytic solution of the pure bending beam of metallic foams is given. The effects of relative density of the material on stresses and deformation are revealed with the Triantafillou and Gibson constitutive law (TG model) taken as the analysis basis. Several examples for individual foams are discussed, showing the importance of compressibility of the cellular materials. One of the objects of this study is to generalize Hill’s solution for incompressible plasticity to the case of compressible plasticity, and a kinematics parameter is brought into the analysis so that the velocity field can be determined. The English text was polished by Yunming Chen.     

锥形模圆柱体超塑性挤压非局部摩擦分析

为了考虑金属材料表面微凸结构对模具与工件接触区域上的非局部摩擦效应,在锥形模圆柱体超塑性挤压加工分析中,采用Oden等提出的非局部摩擦定律代替经典的库仑摩擦定律,利用主应力法或工程法建立了相应问题的积微分形式的力平衡方程.在简化的情况下,采用摄动法求得所论问题的近似解,并分析了影响应力的非局部效应的相关因素.     

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.      

考虑塑性变形发展程度系数的RC梁开裂弯矩改进计算公式

针对RC梁开裂荷载计算方法尚未统一的现状,首先,结合18根RC梁试验数据对比了已有的6种RC梁开裂弯矩计算公式,发现开裂弯矩理论计算值与试验值的偏差大小和混凝土强度有关;然后,通过提出塑性变形发展程度系数k,推导新的RC梁开裂弯矩计算公式,并进一步基于k值和塑性影响系数计算值γ_k进行改进;最后,选取12根RC试验梁验证改进公式的准确性,证明改进公式的计算值与试验值吻合更好且偏于安全。     

基于多尺度特征应变均匀化计算HCP多晶体塑性

结合基于位错密度的晶体塑性模型与特征应变均匀化方法来分析HCP晶体结构材料的力学行为,拟开发一种计算模型用于有效捕捉以及预测微观与结构尺度的裂纹产生。首先,与传统的晶体塑性有限元相比,该多尺度模型可以提高计算效率并同时保持微观尺度的捕捉精度。其次,将模型与试验结果的差值为优化目标,在满足物理学定义的条件下得到合理的材料参数。最终,结构尺度的模拟显示该模型可以获取在结构尺度与微观晶粒尺度的潜在裂纹生长区域。     

第一性原理研究MgZn2相的电子结构及磁性质

运用密度泛函理论的第一性原理计算分析了MgZn₂相的电子结构及相关磁性质。能带结构和态密度分析表明Zn4s和Zn4p轨道、Mg3s和Mg3p轨道分别发生sp态杂化,然后杂化态之间相互作用而形成Zn-Mg键;Mulliken布居分布计算显示:Zn₁-Mg(Zn₁是处于晶格边缘的Zn原子)和Zn₂-Mg(Zn₂是处于晶格内部的Zn原子)电子云重叠布居数接近0,电子密度分析显示Zn-Mg之间电子密度分布具有明显的定域性。结合上述结果与Zn、Mg原子的电负性差异,确定Zn-Mg键为极性共价键。分态密度(PDOS)分析显示,Zn₁-Mg键和Zn₂-Mg键的差异主要表现在Zn₂4s轨道在-10~-6 eV区域对成键的贡献度高于Zn₁4s轨道,而Zn₁4s轨道在2~5 eV区域对成键的贡献度高于Zn₂4s轨道。进一步对MgZn₂的积分自旋态密度和磁矩计算表明:MgZn₂磁性质表现为顺磁性,其磁性主要来源于Zn₁-Mg键中的2个自旋相同的未配对电子;MgZn₂的顺磁性特性将使Al-Zn-Mg-Cu(7xxx系)高强铝合金产生磁致塑性效应。