HRB335钢多轴疲劳寿命预测的改进临界面模型

对HRB335钢进行单轴(拉压、纯扭路径)和多轴非比例(圆形、菱形和蝶形路径)加载疲劳试验,在试验基础上标定等效应变法、KBM临界面模型和引入拉伸因子的临界面模型(拉伸因子模型)参数,对比分析了各模型对HRB335钢多轴疲劳寿命预测的有效性;通过引入路径非比例度和材料附加强化参数对拉伸因子进行修正,并对修正拉伸因子模型的预测结果进行了验证.结果表明:等效应变法对HRB335钢疲劳寿命的预测结果大部分超出三倍误差范围,KBM临界面模型与拉伸因子模型对圆形和蝶形路径加载下的疲劳寿命预测结果也部分超出了三倍误差范围;修正拉伸因子模型对5种加载路径下HRB335钢的疲劳寿命预测结果都位于三倍误差范围内,并且对Q235钢和304不锈钢的多轴疲劳寿命预测值也与实测结果吻合,该模型合理有效.     

T形钢连接梁柱半刚性节点滞回性能试验研究及数值分析

为研究T形钢连接梁柱半刚性节点的滞回性能,对6个T形钢连接梁柱半刚性节点试件进行拟静力试验。分析梁高、螺栓直径、T形连接件尺寸、螺栓个数以及柱截面面积等参数对节点的受力过程、破坏模式、滞回性能、延性性能的影响。利用有限元软件ABAQUS对试验过程进行分析,将分析结果和试验结果进行对比并分析了误差产生的原因。研究结果表明:T形钢连接梁柱节点变形性能良好,节点的极限转角均超过0.03 rad,是典型的半刚性连接节点;节点延性性能良好,各节点位移延性系数均大于3;各试件的滞回曲线在加载后期呈Z形,节点耗能系数较小(与端板连接半刚性节点相比);T形连接件尺寸和连接柱及T形件的螺栓个数是影响节点初始刚度、承载力和变形能力的主要因素,梁高对节点性能的影响次之;有限元分析结果与试验结果基本吻合;采用考虑材料循环塑性特征的有限元分析模型可以很好地预测节点在循环荷载作用下的受力性能。     

切口试样破坏过程试验与细观数值分析

对切口圆棒试样与切口板试样进行单向拉伸试验和有限元数值分析，以试样最小横截面上各点变化的应力应变场为体胞演化的载荷控制条件，采用三维含球形微孔洞体胞模型分别对各点微孔洞长大规律进行数值模拟。结果表明，在试样得到的断口韧性区域内，微孔洞的生长速度较快；试样失稳前微孔洞相对体积百分数最大的区域与试验时试样的起裂位置一致，因而证实微孔洞的演化是导致试样材料在拉伸条件下破坏的主要原因，同时也证实体胞模型用于局部破坏分析的有效性。     

组合功密度模型及初步验证

本文提出了一个在空穴多级形核模型基础上改进的便于实用的新模型－－组合切密度模型，该模型包含一个以应力状态和塑性变形为参量的描述材料破坏局部准则，它能合理地描述无裂纹体和裂纹体的损伤断裂。与空穴多级形核模型比较，它即具有鲜明的细观物理含义，又采用较为简便的宏观实测和计算模拟相结合的方法来确定材料模型参数，其待定参数数目也大为减少。从而朝实用方向迈进了一大步。文中用新模型结合大应变有限元方法先对40Cr制造的四种轴对称试件作了断裂分析，并进而通过计算模拟对三点弯曲试件进行断裂预测，所得结果与实测值相当吻合。     

基体性质对含涂层系统压痕响应的影响

对涂层/基体系统中,基体性质对涂层压痕力学行为的影响进行了研究,得出了基体对压痕载荷位移曲线的影响规律.研究表明:在给定的条件下,当压痕位移为涂层厚度的12%～16%时,由于基体屈服强度的变化,导致压痕载荷位移曲线在此处发生偏离;在压痕位移小于涂层厚度的10%时,不同的基体屈服强度得到的压痕响应完全一致,即基体的改变对压痕响应的影响是可以忽略的;同时还发现,在压痕位移为涂层厚度的30%时,如果基体屈服强度小于2000MPa时,基体屈服应力的改变会改变涂层的压痕力学行为,而当基体屈服强度大于2000MPa时,即使继续增大基体的屈服应力,所得到的载荷-位移曲线几乎重合,即其影响可以忽略.     

多晶铜后继屈服面的试验分析

介绍用退火多晶铜薄壁管件进行拉扭组合试验的数据结果,研究拉伸预应变和扭转预应变下的后继屈服面的形状及演化趋势.通过试验分析,讨论不同的屈服点定义对后继屈服面描述的影响.所得结果表明,试验所得后继屈服面表现为与预加载方向相关;预扭转试验的后继屈服面在预加载方向上可以出现明显的尖点现象,而后继屈服面尖点与屈服定义有关;若采用平移应变法确定屈服应力,平移应变取值越大,后继屈服面在非预加载方向扩张越大且后继屈服尖点现象越不明显.     

结构动力微分方程的一种高精度摄动解

将结构的位移及速度响应作为状态变量,把结构动力方程转化为状态方程,采用摄动方法求解状态方程,推出一种级数形式的摄动解,同时给出了该文算法的迭代格式和计算步骤。该算法无需对转换矩阵求逆,也无须作指数矩阵运算,仅做矩阵向量相乘及向量求和运算,计算稳定而且效率高,收敛速度快,解的级项数及精度可由允许误差参数直接控制,很容易达到任意精度要求,该方法兼具线性加速法的高效率和精细积分法的高精度,可应用于结构大型稀疏线性动力方程组的求解。最后通过典型算例进一步验证了该文算法的精度和效率。     

多晶Cu屈服及后继屈服拉扭实验的晶体塑性数值分析

针对预拉伸和预扭转变形后的拉扭组合实验,用多晶集合体模型为代表性单元,结合晶体塑性理论对多晶Cu进行了晶粒尺度的屈服特性研究,采用子模型法对晶粒尺度的代表性单元模型和多晶Cu试样拉扭实验进行跨尺度材料力学行为分析.结合对多晶集合体的后继屈服面形状及演化趋势的研究,探讨不同加载路径和不同屈服点定义对材料后继屈服面的影响;通过对不同加载路径多晶Cu非均匀性的统计分析,探讨加载历史对多晶材料细观塑性变形不均匀性的影响.分析结果表明:后继屈服面的形状和尖角效应的出现与预加载方向和屈服定义有关;加载路径不同,多晶体内变形不均匀性的差异很大.运用子模型的晶体塑性模拟与后继屈服实验的结果有较好的一致性.     

3D C/SiC复合材料拉伸性能的声发射研究

采用声发射平均频率和相对能量以及幅值识别了3D C/SiC复合材料的拉伸损伤模式, 探讨了拉伸加卸载过程中材料的费利西蒂(Felicity)效应。通过分析具有不同拉伸性能试样的损伤过程, 研究了不同损伤模式的时间分布特征对材料拉伸性能的影响关系。分析结果表明, 3D C/SiC复合材料中基本不存在凯瑟(Kaiser)效应, Felicity比随着应力水平的升高而降低, 相对应力水平高于65%时出现突降。3D C/SiC复合材料高性能的决定性因素不是声发射波击总数, 而是高幅高能量信号发生的时间和次数。在加载前期(应变<0.15%)损伤较少是材料高强度的必要条件, 纤维簇断裂在加载中后期的分散分布有利于提高拉伸强度。      

截面形状对材料微孔洞损伤破坏的影响

为探讨截面形状对金属材料微孔洞损伤破坏的影响,针对圆形、矩形横截面缺口试样进行了拉伸破坏、预拉伸低温冲断试验,断口扫描电镜观察及有限元计算;用细观力学模型计算了缺口试样断裂时微孔洞长大体积率沿断口的分布和断口的起裂位置,并模拟了断口上起裂处微孔洞长大。结果表明：截面形状对材料微孔洞损伤演化有较大的影响,圆形、矩形横截面缺口试样断裂时起裂处微孔洞长大体积率相差较大,微孔洞长大的临界值不是材料常数;用R-T模型、GTN模型模拟非轴对称三轴应力状态下材料微孔洞损伤演化有较大的误差。