基于应变的316L不锈钢低周疲劳寿命预测方法

针对316L不锈钢开展一系列多轴低周疲劳试验,该材料显现出了较为显著的非比例附加强化特性;基于四种应变法模型进行疲劳寿命预测,结果显示:ASME等效应变模型、Itoh模型均无法有效反映非比例附加强化对寿命的影响,前者预测结果偏于危险,后者预测结果趋于保守,而与临界平面法结合的Fatemi-Socie模型、Susmel模型预测结果则较好。为便于应用,针对ASME等效应变模型的不足,对等效应变中的塑性项进行修正,使其可更有效的反映非比例加载路径对寿命的影响,发展一种优于一般修正方法的实用方法,采用包括316L不锈钢在内的六种材料的多轴疲劳试验数据对其进行了验证。     

GH4169合金高温动态应变时效实验及模拟

为了解和掌握GH4169高温合金热处理过程中动态应变时效（dynamic strain ageing, DSA）现象对力学性能的影响,通过高温单轴拉伸实验及数值模拟的方法对固溶态该合金高温条件下DSA现象进行了实验及模拟研究.不同应变率的单轴拉伸实验在620 ℃的高温下进行,应变速率分别为10^-2、10^-3、10^-4 s^-1.实验结果表现出了由DSA效应导致的负的应变率敏感性,以及明显的锯齿状屈服现象.基于热激活能的塑性流动法则并对DSA效应予以明确考虑,建立了材料宏观一维本构模型,其中变形阻力被分为位错滑移阻力及DSA效应导致的变形阻力两部分,DSA效应模型中引入等效时效时间及等效热激活等待时间两个内变量,通过最小二乘法进行参数拟合.该本构模型的计算结果与实验结果具有较高的一致性. 结果表明,通过分析本构模型中内变量的变化趋势得出结论,位错滑移阻力随应变速率的提高表现出上升趋势,而DSA效应导致的变形阻力随应变率的提高表现出下降趋势. 因此,材料强度在一定应变率范围内的应变率负相关现象是由于DSA效应及正的率效应两种机制之间的竞争所导致.     

任意梯度分布功能梯度板的柱形弯曲分析

研究正交各向异性功能梯度平板的柱形弯曲问题.假设材料参数沿板厚方向按同一函数规律变化,基于状态空间法,在板的上下表面作用机械荷载的情况下,获得了功能梯度平板柱形弯曲问题的Peano-Baker级数解.通过算例,验证了Peano-Baker级数解的正确性;同时也分析了材料参数沿板厚方向为二次幂函数分布对平板响应的影响.     

用微分求积法求解梁的弹塑性问题

根据梁塑性弯曲的工程理论,采用微分求积法进行了梁的弹塑性平面弯曲分析。微分求积法是一种直接求解微分方程(组)的数值方法,不依赖于变分原理,且能以较少的网格点求得微分方程的高精度数值解。与有限元分析结果的比较,表明了微分求积法求解梁的弹塑性问题的计算效率和精度。微分求积法的计算结果不受荷载步长的限制,也不需要迭代求解,特别对于承受非线性分布荷载作用的梁的弹塑性分析具有很大的优越性。通过选用不同的网格点数目,分析了微分求积法的稳定性和收敛性。     

300M超高强度钢孔挤压强化残余应力场的三维模拟分析

利用ANSYS有限元软件模拟计算了300M超高强度钢构件的孔挤压强化残余应力,建立了材料不同厚度构件的孔挤压残余应力场三维有限元模型,分析研究了构件厚度对残余应力场的影响,确定了最大残余压应力出现的位置,比较了孔挤压入口、中部和出口处残余应力场的变化情况。结果表明,残余压应力沿孔壁厚度方向的分布是不均匀的,入口处残余压应力最小,出口处次之,而中部的残余压应力最大。     

横观各向同性饱和无限土体三维粘弹性动力时域解

根据横观各向同性饱和土体的三维动力方程，运用Fourier展开、Laplace 和 Hankel变换方法，求解了横观各向同性饱和土体的粘弹性动力反应问题。给出了土骨架位移分量、孔隙流体相对于土骨架的位移分量和孔隙流体压力的积分形式一般解。并对横观各向同性饱和土体动力响应边值问题的求解过程作了系统说明。为了求得时域内的数值解，利用Laplace-Hanke数值逆变换编制了计算程序，研究了对垂直向和水平向圆形动力荷载作用下半空间边值问题，并进行了弹性与粘弹性解的对比以及粘性系数的改变对计算结果的影响分析。     

Magnetoelectric voltage coefficients of magnetoelectric composites

The magnetoelectric（ME） effect of the particulate magnetostrictive/piezoelectric composite was theoretically studied. The dependence of the ME voltage coefficients on the material properties of the magnetostrictive phase was discussed. The permittivity, permeability and the elastic modulus of the magnetostrictive phase generally have obvious influences on the ME voltage coefficients. The magnetostrictive phase with a large permittivity, large permeability or stiffer modulus will respectively contribute to the higher ME voltage coefficients. For a certain kind of piezoelectric matrix, the ME voltage coefficients can be improved to some extent by choosing those magnetostrictive materials with large permittivity, permeability or high elastic modulus.     

基于Haar小波方法的功能梯度压电材料矩形板三维力学分析

针对任意材料梯度分布形式的四边简支、接地功能梯度压电材料平板,把Haar小波方法引入平板结构的三维分析中。由于小波方法在求解存在局部奇异性问题上的优越性,对于任意材料梯度变化,甚至材料性质存在局部剧烈变化的情况,各分量的Haar小波级数解都有较好的收敛性。通过算例,该文分析了在机械荷载、电荷载分别作用下,材料不同梯度形式、平板上下表面材料性质差异对功能梯度压电平板结构响应的影响。     

车桥耦合振动分析的Haar小波方法

利用Haar小波方法对车桥系统耦合振动问题进行了求解，得到了随机路面不平顺作用下车辆行驶速度与车辆、桥梁振动水平的关系。通过与传统的Runge—Kutta法进行比较可以看出，Haar小波方法在车桥耦合动力响应计算方面，具有计算时间少、计算准确性高的优势。     

功能梯度材料板的激光超声检测

建立了预测功能梯度材料板在激光激发下瞬态位移场的理论模型。将激光源等效成理想的瞬态力源,并将成份和结构沿厚度方向呈梯度变化的板看成是沿厚度方向的不均匀板,采用皮亚诺展开方法对其在激光激发下的频谱和位移进行数值求解。对一块直径32mm,厚6mm的波阻抗梯度飞片进行了激光超声实验,观察到了其在激光激发下的位移波形。最后和有关的理论结果进行比较,说明了理论模型和数值计算方法的可行性。进一步的研究工作是建立求解反问题的理论模型,通过对实验数据进行处理,得到该试样材料参数的梯度分布。