钛合金动态本构模型参数敏感度分析及识别方法

为分析钛合金动态本构模型参数的敏感度,克服了传统单因素分析法的弊端,采用拉丁超立方抽样方法在整个参数空间中抽样,利用非参数统计方法中的Spearman秩相关分析法对本构参数随机输入样本集与其对应的目标函数输出结果集作相关性分析。建立了用Spearman秩相关系数等效求解参数敏感度的表达式,进而实现了参数敏感度的整体性分析,提高了参数敏感度分析结果的可靠性。基于参数敏感度分析结果,为减少本构模型参数识别的计算量,快速、精确、可靠地搜索最优解,本文建立了基于改进小生境算法、可疑峰值点判断策略和局域精确搜索技术的改进遗传算法。该方法克服了基本遗传算法存在的无法同时满足精度、可靠性和节省计算时间的缺陷,避免了容易产生早熟现象,增强了局部寻优能力。数值计算结果表明：本文提出的方法显著提高了遗传算法的全局搜索能力且计算精度高。本文提出的参数敏感度整体性分析方法和改进遗传算法不仅能很好地实现钛合金的动态本构参数识别,而且对其它工程材料本构参数的高精度识别具有重要参考价值。     

考虑热粘塑性钛合金动态本构关系及其实验验证

由于钛合金在冲击载荷的特殊力学性能,经典Johnson-Cook本构模型不能很好地描述钛合金在高应变率下的热粘塑性变形,以及因热粘塑性耗散而导致温度应力降低的定量关系。本文提出了功热转换系数β与应变率 之间的指数关系,发展了一种修正的Johnson-Cook模型,建立了应变率、热粘塑性耗散功与温度应力降低的函数关系,并引入以最小二乘法为目标函数的局域搜索优化算法,能快速确定修正方程中的各待定参数,最后采用修正本构模型的增量形式描述了Ti-6Al-4V钛合金在应变控制条件下,在不同应变率、温度下的单轴动态应力-应变曲线。数值模拟和文献中实验数据吻合良好,表明本文发展的确定修正本构方程中各待定参数的算法和程序,具有概念清晰、精度高简单实用的特点,建立的修正Johnson-Cook模型很好的描述钛合金在高应变率下的热粘塑性特性。     

动态载荷下的混凝土本构关系及有限元实现

建立了应用于冲击和地震荷裁下的应变率和应变历史相关的混凝土动态本构模型。该模型是建立在Perzyma的一般粘塑性理论和Bicanic的塑性间断面运动规律的基础上，应用在动态加裁条件下混凝土的塑性屈服面和极限面的变化规律来刻画材料的粘塑性响应。文中给出了动态粘塑性本构关系的详细阐述和有限元的实现方法。对于材料的不同拉压受力状态，本文使用两种不同的屈服准则—Druck-Prager准则和Mohr-Conlumb准则来描述材料进入屈服状态的力学性质，最后给出混凝土梁在三角裁荷下的非线性有限元算例。     

基于金属材料统一本构及损伤理论的模型研究

结合传统的弹塑性本构理论和损伤演化方法,根据不可逆热力学定律,引进了非弹性乘子,给出金属材料含损伤、运动硬化和等向硬化内变量的非相关流动势函数,推导出流动方程以及内变量演化方程,构建金属材料的粘塑性统一本构模型,反映出金属材料在加卸载情况下的应力应变以及相应的变化特性．     

含位错的热弹粘塑性变形的研究

用位错理论和热弹塑性理论研究材料的热弹粘塑性变形,结合金属材料的微观力学性能和宏观力学性能,导出了含位错的非弹性应变率表达式,进而给出了增量形式的热弹粘塑性本构关系。     

土体双曲线本构模型的参数反演

采用直接反分析法对土体双曲线本构模型参数K、f、φ的反演进行了研究,确定实现这些参数反演时所要满足的条件．通过一填土算例分析探讨了观测信息对参数反演结果的影响,并实现了双层地基上6个参数的同时反演．     

TC11合金的新型本构关系

ＴＣ１１合金的新型本构关系刘东，罗子健所谓本构关系，指一种材料的流动应力与应变速率、变形温度和变形程度的关系．实质上，本构关系表示材料对热力参数变化的动态响应．因此，建立本构关系是制定材料塑性加工工艺、对材料塑性加工过程进行数值模拟的基础性工作．由于...     

CDP模型参数计算及取值方法验证

为了将混凝土结构设计规范中的混凝土应力-应变曲线应用到ABAQUS混凝土塑性损伤模型中,对混凝土塑性损伤模型参数计算方法及损伤因子的取值范围进行了研究,以1根简支梁受弯试验为例,对混凝土应力-应变曲线截断处及损伤因子的取值进行标定.为了验证所提模型参数计算方法及取值的合理性和准确性,选取了2根简支梁和1片剪力墙进行有限...     

辽南海积软土流变本构模型的研究

根据辽宁营口地区三层典型软土室内直接剪切流变试验结果,从流变的观点分析了辽南海积软土的基本工程性质的特点,建立了该地区三层典型海积软土层的流变本构关系模型,并对模型的精度及求参问题进行了研究.试验结果和模型分析表明:海相成因的淤泥质粉质粘土流变特征最为显著,对于线性流变问题可以采用模型理论的方法来建模,同五元件的西原模型相比,七元件的西原模型更能准确地描述该层软土的流变规律,而对于非线性流变问题可以采用经验型模型来建模.     

A set of microstructure-based constitutive equations in hot forming of a titanium alloy

1. Introduction With the wide application of numerical simulation in metal forming, an accurate constitutive equation, which expresses a correlation between the deformation behavior and the process parameters, needs to be es- tablished. For many years, a …     

Establishment of constitutive relationship model for 2519 aluminum alloy based on BP artificial neural network

An isothermal compressive experiment using Gleeble 1500 thermal simulator was studied to acquire flow stress at different deformation temperatures, strains and strain rates. The artificial neural networks with the error back propagation（BP） algorithm was used to establish constitutive model of 2519 aluminum alloy based on the experiment data. The model results show that the systematical error is small（δ=3.3%） when the value of objective function is 0.2, the number of nodes in the hidden layer is 5 and the learning rate is 0.1. Flow stresses of the material under various thermodynamic conditions are predicted by the neural network model, and the predicted results correspond with the experimental results. A knowledge-based constitutive relation model is developed.     

Identification of structure and parameters of rheological constitutive model for rocks using differential evolution algorithm

To determine structure and parameters of a rheological constitutive model for rocks,a new method based on differential evolution(DE) algorithm combined with FLAC3D(a numerical code for geotechnical engineering) was proposed for identification of the global optimum coupled of model structure and its parameters.At first,stochastic coupled mode was initialized,the difference in displacement between the numerical value and in-situ measurements was regarded as fitness value to evaluate quality of the coupled mode.Then the coupled-mode was updated continually using DE rule until the optimal parameters were found.Thus,coupled-mode was identified adaptively during back analysis process.The results of applications to Jinping tunnels in China show that the method is feasible and efficient for identifying the coupled-mode of constitutive structure and its parameters.The method overcomes the limitation of the traditional method and improves significantly precision and speed of displacement back analysis process.     

Internal state variable models for microstructure in high temperature deformation of titanium alloys

There exists an interaction between microstructural evolution and deformation behavior in high temperature deformation of titanium alloys. And the microstructure of titanium alloys is very sensitive to the process parameters of plastic deformation process. In this paper, on the basis of plastic deformation mechanism of metals and alloys, a microstructural model including dislocation density rate equation and grain growth rate equation is established with the dislocation density rate being an internal state variable. Applying the model to the high temperature deformation process of Ti60 titanium alloy, the average relative errors of grain sizes between the experiments and the predictions are 9.47% for sampled data, and 13.01% for non-sampled data. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50475144), the NPU Foundation for Research (Grant No. NPU-FFR-006), and the National Basic Research Program of China (“973”) (Grant No. G20000672)     

钛合金的已加工表面残余应力的数值模拟

为了揭示高速切削对航空钛合金加工表面残余应力的影响，利用三维斜角切削有限元模型对钛合金Ti6Al4V的高速切削加工过程进行了模拟，获得了不同切削速度和不同切削深度下的已加工表面残余应力分布.模拟结果表明：切削速度对已加工表面残余应力具有重要影响，而切削深度对已加工表面残余应力影响较小; 已加工表面层残余应力为拉应力，沿深度方向由拉应力逐渐过渡到压应力; 3个主方向的残余应力值随切削速度的增加而增加，而随切削深度的增加无明显变化; 切削速度和切削深度对残余应力层的厚度影响都很小.     

土本构模型研究的现状及展望

土本构模型课题，是理论土力学中最基础、最重要的研究内容。正确建立并合理应用土本构模型，对于提高岩土工程的计算精度，具有重要意义。论述了土的非线性弹性模型、弹塑性模型、粘弹塑性模型、结构性及损伤模型、内时模型等研究领域的主要成就和最新进展；结合2l世纪岩土工程发展方向，对诸如建立复杂应力状态本构模型、非饱和土本构模型、结构性模型等有待深入研究的领域的发展动向进行了展望。     

基于遗传算法的车辆参数识别方法

为了识别桥梁交通振动试验中行走车辆的参数,提出基于遗传算法的参数识别方法.利用小波变换方法由车辆自由衰减振动响应获得车辆的模态参数,进一步联合应用遗传算法及复数特征值计算方法,由模态参数反算车辆的转动惯量性质、刚度以及阻尼系数等物理参数.通过3组模拟数据的计算分析,验证了遗传算法用于车辆参数识别的有效性.以实际车辆的振动试验实测结果为例,检验了遗传算法在车辆参数识别中的适用性.算例以及应用实例表明：应用遗传算法能精确识别出车辆的物理参数.     

双线性模型参数辨识的遗传算法

本文以遗传算法为基础,提出了一种辨识双线性离散动态系统模型参数的方法。该方法能够有效地克服噪声的污染,获得双线性系统参数的无偏估计值。应用该算法对双线性系统进行仿真表明,该方法辨识精度高,稳定性好。     

混凝土动力损伤本构关系的基研理论及应用

概括了建立混凝土动力损伤本构模型的基础理论,简述了应用这些基本理论在建立混凝土动损伤本构方面的应用,对相关研究的特点和不足做了分析,为进一步建立科学合理实用的混凝土动损伤本构提供较全面的理论总结和前瞻性启发,对相关理论的发展趋势做了展望,为这方面的工作提供指导.     

Statistical values of valence electron structure parameters applied to research on phase transition temperature and eutectoid reaction of titanium alloy

Based on the empirical electron theory of solids and molecules (EET), the statistical values of valence electron structure parameters Sn _A and SE _A which can characterize the properties of alloy phases are calculated, and influences of alloying elements (e.g., V, Nb, Mo, Hf, Zr, Fe, Mn, Co, Cr, Si, and so on) on the phase transition temperature and eutectoid reaction of titanium alloy are discussed with the statistical values of valence electron structure parameters. The research results agree well with real situations. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50471022, 50741004) and National Key Basic Research Program of China (“973”) (Grant No. 2007CB613807)