阶跃载荷作用下变截面悬臂梁的弹塑性响应模式

利用有限差分离散控制方程进行数值分析,研究了阶跃载荷作用下变截面悬臂梁的弹塑性动力响应.通过对不同阶跃载荷作用下,响应各时刻弯矩分布规律的细致分析,清晰地阐明了变截面悬臂梁的弹塑性动力响应模式.研究表明,对于中载工况,整个响应过程只在梁根部形成塑性铰;对于高载工况,响应过程在梁跨中形成塑性铰的基础上,还增加了在半梁左侧存在塑性区、梁的根部存在驻定塑性铰等响应模式.弹塑性响应分析肯定了刚塑性分析所假定的变形模式的主要特征,同时也指出了刚塑性分析模型的不足,因而增进了对于梁的变形机制的认识和理解.     

单层网壳结构的动力破坏指数研究

为了更加有效地反映单层网壳结构的动力响应特征,建立了一种描述单层网壳结构动力破坏程度的新指标--动力破坏指数,并给出了单层Keiwitt型网壳结构对应不同破坏程度的动力破坏指数分界值.在研究地震作用下单层网壳结构各项耗能的计算方法和变化规律的基础上,结合塑性耗能与最大位移建立了动力破坏指数的表达式,并通过对单层Keiwitt型网壳结构进行大量的参数分析,比较了动力破坏指数同位移、塑性杆件数两个指标的对应关系.结果表明,对于存在局部刚度薄弱的单层网壳结构,动力破坏指数的分析结果更加合理.动力破坏指数是进行单层网壳结构动力响应分析的有效指标.     

基于模糊聚类的网架结构动力失效模式识别

针对网架结构在动力荷载作用下失效模式的表述不明确的问题,通过分析动力失效机理,给出确定结构动力失效特征指标的原则,将特征指标归纳为塑性应变能、塑性杆件比例以及结构破坏前最大节点位移.基于模糊等价聚类的原理,应用多种相似性判定式分析特征指标之间的关系,建立模糊等价矩阵.根据最大树法和贴进度对失效模式进行分类和识别.对18个网架结构的分析结果表明,利用绝对值指数法进行模糊等价聚类,可以有效地识别网架结构动力失效模式,将其由自然语言描述转化为明确的数值表述.     

单层球面网壳结构动力强度破坏的双控准则

针对在地震等强动力荷载作用下单层球面网壳结构的动力强度破坏问题，通过探讨结构的耗能机理，将结构塑性累积耗能与最大变形进行线性组合建立了动力强度破坏的双控准则，并应用动力破坏指数判定结构的动力破坏程度.以一个跨度为40 m的K8,6型单层球面网壳结构为例，应用动力破坏指数进行了强震下的结构动力强度破坏分析，并同结构最大变形和塑性杆件比例等指标进行了对比.结果表明，应用双控准则和动力破坏指数可以有效地进行单层球面网壳结构动力强度破坏的量化分析，并且对于存在局部刚度薄弱的网壳结构结果更加合理.     

锥壳基础优化设计

对承受集中载荷的锥壳基础进行塑性分析.令锥壳的壁厚为设计变量,把基础优化设计问题归结为求泛函极值问题.并对实际工程中常见的线性变厚和径向具有加强肋的锥壳进行了最小重量设计方法的研究.试验证明.这些方法对塑性材料结构具有很好的工程精度.     

土体循环塑性模型的动力有限元分析

在简要介绍基于广义塑性力学的土体次加载面循环塑性模型与土体动力有限元分析原理与计算方法的基础上，将循环塑性模型的本构方程结合进土体的动力平衡方程中，用无条件稳定的隐式积分(Newmark)法求解动力方程，建立了基于循环塑性模型的土体有限元动力分析方法；编制了相应的弹塑性动力有限元程序，程序用FORTRAN语言编写，采用模块结构，可求解连续介质在平面应力、平面应变和轴对称情况下的动力反应问题；最后利用所编程序对水平自由场地的饱和沙层在基岩加速度作用下的动力响应问题进行计算分析。通过对孔隙水压力发展时程、加速度响应时程与剪应力响应时程等计算结果的分析比较，初步验证了模型与程序用于实际计算的可行性和可靠性。     

复合材料自然弯曲闭口薄壁梁动力分析的变分原理

应用变分原理，用曲线坐标法建立了两端边界均为完全约束的复合材料自然弯曲闭口薄壁细长梁动力分析的非完全广义变分的泛函。其中考虑了对叠层复合材料变得敏感的横向剪切变形以及和扭转有关的翘曲变形的影响，由泛函驻值条件可以导出该梁关于位称ｕ的动力学方程和固定边界的位移边界条件。上述方法还可推广到其它各种不完全约束边界的情况，最后对于非保守体系的情况也作了考虑。     

交通荷载下加筋砾砂动力特性研究

为研究加筋对砾砂动力特性的影响,在多级长期循环荷载下无筋与加筋饱和砾性土动三轴试验的基础上,分析了加筋对饱和砾砂轴向塑性累积应变、回弹模量、体应变等动力特性的影响规律.试验结果表明:各级循环荷载下砾砂试样的塑性累积应变均呈现出加载前期(振次N≤100)骤然增长,然后逐渐平稳的发展模式.加筋能降低试样的塑性累积应变,提高砾砂的回弹模量.在循环动载作用下砾砂试样会出现体缩现象,且加筋试样的体缩现象更加明显.     

用加权残值法分析弹性基础上简支圆板的塑性动力响应

应用加权残值法和拉普拉斯变换,分析弹性基础上简支圆板的塑性动力响应问题,弹性基础对薄板塑性动力响应的影响,并且给出板的残余挠度和终止运动时间。     

桩基厚承台基本动力方程的建立

基于厚壁结构动力理论对厚承台的动力学问题做探讨性分析,建立了桩基厚承台在竖向地震及竖向振动等作用下的基本动力学方程,包括厚承台的应力和位移边界条件,对厚承台的动力计算分析作了初步探索.     

Adiabatic shear localization evolution for steel based on the Johnson-Cook model and gradient-dependent plasticity

Gradient-dependent plasticity is introduced into the phenomenological Johnson-Cook model to study the effects of strainhardening, strain rate sensitivity, thermal-softening, and microstructure. The microstructural effect （interactions and interplay among microstructures） due to heterogeneity of texture plays an important role in the process of development or evolution of an adiabatic shear band with a certain thickness depending on the grain diameter. The distributed plastic shear strain and deformation in the shear band are derived and depend on the critical plastic shear strain corresponding to the peak flow shear stress, the coordinate or position, the internal length parameter, and the average plastic shear strain or the flow shear stress. The critical plastic shear strain, the distributed plastic shear strain, and deformation in the shear band are numerically predicted for a kind of steel deformed at a constant shear strain rate. Beyond the peak shear stress, the local plastic shear strain in the shear band is highly nonuniform and the local plastic shear deformation in the band is highly nonlinear. Shear localization is more apparent with the increase of the average plastic shear strain. The calculated distributions of the local plastic shear strain and deformation agree with the previous numerical and experimental results.     

900 MPa级高强钢应变疲劳行为研究

通过应变控制疲劳试验,对1种900MPa级高强钢的循环软硬化行为、循环应变机制及塑性应变能与循环软化的关系进行研究.结果表明：试样的循环软硬化行为随应变幅增加而发生改变,应变幅低于0.3％时,试样主要发生弹性变形,循环行为表现为循环稳定,应变幅为0.4％时,试样的变形行为由弹性变形为主过渡到塑性变形为主,循环行为由循环稳定过渡为循环软化,应变幅高于0.6％时,试样主要发生塑性变形,循环行为表现为循环软化;试样的塑性应变能密度受应变幅的影响且具有循环相关性,应变幅高于0.6％时,试样的塑性应变能密度较高,但随周次变化较小,应变幅低于0.4％时,试样的塑性应变能密度较小,但随周次变化较大;试样的循环软化率随塑性应变能吸收量的增加而提高.     

间歇性循环荷载下原状淤泥质软黏土应变预测模型

针对以往交通荷载下软土塑性应变的研究大多忽视时间间歇影响的问题,考虑不同相对偏应力水平和停振比,设计不排水连续和停振循环三轴试验,对试样采用沿K₀线的应力路径固结,研究原状淤泥质软黏土在列车间歇性荷载下的长期应变发展规律. 通过分析连续振动试验结果,发现相对偏应力水平对归一化塑性应变增长率与振次的关系无影响,仅影响等效初次塑性应变. 由于在间歇期土体强度增加,在间歇性循环加载下软土归一化应变增长率显著减小,并且趋于稳定所需的振次随之减少. 基于双曲函数拟合结果,分析停振比对归一化应变增长率的影响规律,发现归一化增长率与振次的关系曲线的形状参数与停振比线性相关. 建立考虑间歇效应的塑性应变长期发展曲线预测模型,该模型由等效初次塑性应变计算模型和归一化增长率计算模型两部分组成,经验证模型预测效果较好,可以用于地铁荷载下软土地基长期应变的计算分析.     

受火侵袭简支钢梁的冲击动力响应

利用有限差分离散控制方程进行数值分析,研究了火侵袭时简支钢梁在阶跃载荷作用下的弹塑性动力响应。通过对不同应变率下和不同温度下的挠度曲线的分析,阐明了塑性应变率和温度对冲击载荷作用下梁挠度的影响,还给出了极限温度与载荷和应变率的定量关系。研究表明,塑性位移随应变率的增大而逐渐减小,却随温度的升高而逐渐增大。     

损伤材料的无屈服粘塑性本构模型

利用Ｓｈｉｍａ和Ｏｙａｎｅ给出的一套塑性热函数,修正了经典粘塑性本构研究的Ｂ－Ｐ模型,新的模型计入了损伤的影响,此外,由该模型自然可以得到损伤材料的塑性可压缩性,由于采用了简洁的塑性势子数,无屈服Ｂ－Ｐ模型形式简洁,便于工程应用,作了例子,计算了单轴拉伸时流动应力的率敏感性,其计算结果与以往的工作十分吻合。     

应变速率对18Cr-12Mn-0.55N高氮奥氏体不锈钢塑性流变行为的影响

研究了拉伸应变速率对高氮奥氏体不锈钢18Cr-12Mn-0.55N（质量分数/%）室温力学性能和塑性流变行为的影响.结果表明,随应变速率的升高,实验钢的屈服强度R0.2增大,断后延伸率A减小,抗拉强度Rm略有降低,断面收缩率Z变化不大;在各应变速率下,实验钢的塑性流变行为均可用Ludwigson模型进行描述;随应变速率的升高,实验钢的加工硬化能力和发生屈服时第一根位错开动所需的短程作用力降低;增大应变速率促进多系滑移和交滑移,降低瞬变应变,使实验钢的塑性流变行为在更低的应变水平符合Ludwik模型.     

埋入式塑料光纤与混凝土间的应变传递分析

推导埋入式塑料光纤（POF）-混凝土复合体中各相材料间的应变传递模型,并通过有限元数值仿真验证模型的正确性.基于该模型对主要参数进行敏感性分析,分别分析塑料光纤涂覆层的弹性模量、厚度,纤芯弹性模量以及埋设长度对应变传递率的影响.数值仿真计算结果与理论分析基本一致,塑料光纤埋设段中间大部分区域的应变传递率接近于1,说明混凝土内部的应变可有效传递至塑料光纤纤芯.敏感性分析表明,使涂覆层厚度小于0.5 mm,弹性模量大于100 MPa,埋设长度大于300 mm,有利于埋入式塑料光纤与混凝土之间的应变传递.     

一类弹粘塑性材料II型扩展裂纹的尖端场

为了研究粘性效应作用下的II型扩展裂纹尖端场,假设扩展裂纹尖端的粘性系数与塑性应变率的幂次成反比,通过量级匹配表明应力和应变均具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中等效塑性应变率的幂指数唯一确定.引入Airy应力函数,求出了裂纹尖端应力和应变场的控制方程.选取适当的特征参数,给出了边界条件,对控制方程通过双参数打靶,进行了数值计算,求得了裂纹尖端的应力应变场.分析与计算结果表明粘性效应是裂纹尖端场的一个重要因素.     

AZ31B镁合金和6065铝合金动态压缩行为数值模拟

为了研究帽状试样AZ31B镁合金和6065铝合金在动态压缩变形过程中的温度、应力与应变演变规律,采用Johnson-Cook本构方程和累积塑性损伤方程进行了数值模拟,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了AZ31B镁合金和6065铝合金帽状试样的动态变形过程.结果表明,两种合金的裂纹萌生和扩展过程相似,局域化变形带内塑性应变由内向外对称分布.相比于AZ31B镁合金,6065铝合金的塑性应变影响区域更为狭小,其应变和应变率硬化效果更强.6065铝合金的变形温度能够达到其动态再结晶临界点,因而易于绝热剪切带的形成.     

Flow stress behavior of Al-Cu-Li-Zr alloy containing Sc during hot compression deformation

The flow stress behavior of Al-3.5Cu-1.5Li-0.25（Sc＋Zr） alloy during hot compression deformation was studied by isothermal compression test using Gleeble-1500 thermal-mechanical simulator. Compression tests were preformed in the temperature range of 653-773 K and in the strain rate range of 0.001-10 s^-1 up to a true plastic strain of 0.7. The results indicate that the flow stress of the alloy increases with increasing strain rate at a given temperature,and decreases with increasing temperature at a given imposed strain rate. The relationship between the flow stress and the strain rate and the temperature was derived by analyzing the experimental data. The flow stress is in a hyperbolic sine relationship with the strain rate,and in an Arrhenius relationship with the temperature,which imply that the process of plastic deformation at an elevated temperature for this material is thermally activated. The flow stress of the alloy during the elevated temperature deformation can be represented by a Zener-Hollomon parameter with the inclusion of the Arrhenius term. The values of n,α and A in the analytical expressions of flow stress σ are fitted to be 5.62,0.019 MPa^-1 and 1.51×10^16 s^-1,respectively. The hot deformation activation energy is 240.85 kJ/mol.