横观各向同性岩石类材料的破坏准则

对岩石类材料,各向异性状态参数定义为材料微观结构偏张量与标准化的偏应力张量之间的联合不变量。通过在扩展的Lade-Duncan破坏准则内耦合各向异性状态参数,建立起了横观各向同性岩土类材料的破坏准则,并结合Tournemire页岩的三轴试验资料进行了验证工作。当加荷方向与材料沉积方向的夹角 在30°~60°范围时,预测出的岩石强度处于最小区域,从而达到了较好地对横观各向同性岩石的破坏强度进行合理预测的目的。     

各向异性板料屈服轨迹的研究

针对建立的十字形双向拉伸试验系统,利用有限元模拟优化得到的十字形试件,采用载荷控制方式对SPEN钢板和2024-O铝合金板进行了不同加载路径下的双向拉伸试验,得到了不同硬化阶段下的实验屈服轨迹,并与现有屈服准则Hill48、Hill79、Hill90、Hill93、Gotoh、Hosford、Barlat-Lian以及Mises的理论屈服轨迹进行了对比.结果表明:对于SPEN钢板,Hosford各向异性屈服准则得到的理论屈服轨迹与实验屈服轨迹符合得最好,其次是Mises屈服准则,Hill48屈服准则最差;对2024-O铝合金板,Barlat89、Hosford屈服轨迹与实验屈服轨迹符合得最好,Mises屈服准则最差.     

屈服准则对不锈钢弯管变形预测精度影响

通过XRD衍射及不同方向单向拉伸试验验证,经过多道次拉拔生产出的304奥氏体不锈钢管材存在有明显的各向异性现象.采用Mises各向同性、Hill1948和Barlat1991各向异性屈服准则对不锈钢弯管过程进行有限元模拟,分析弯曲后管材内外侧壁厚分布、弯曲角度及管坯截面椭圆度的变化规律,通过模拟与实验结果对比发现,当实验数据较少时,采用Hill1948各向异性屈服准则,能够很好预测304奥氏体不锈钢管材弯曲成形过程,而Barlat1991各向异性屈服准则中的一些参数经过近似后,对成形行为的预测精度明显降低.     

基于弹头型屈服的轻骨料混凝土强度准则

试验表明轻骨料混凝土和普通混凝土在多轴应力下具有不同的力学特性和破坏规律,因此那些针对普通混凝土建立的强度准则将不能完全适用于轻骨料混凝土。考虑到轻骨料混凝土和岩土材料具有相似的破坏特征,该文适当的调整了岩土材料的弹头型屈服函数作为子午线方程,并选取了William-Warnke模型的椭圆曲线作为π平面形状函数,建立了一个连续、光滑、封闭的弹头型轻骨料混凝土强度准则。该准则克服了二次抛物线型强度准则不光滑和椭圆型强度准则在高静水压力下过于保守的缺陷,能够较好的描述轻骨料混凝土破坏曲面的几何特征。利用最小二乘法量化了强度准则,通过与试验数据对比,验证了所建议的弹头型强度准则的合理性。     

利用各向异性硬化张量模型预测SnAgCu合金在变温条件下的粘塑性力学行为

该文模型利用称为各向异性硬化张量的二阶张量Φij代替背应力Ωij描述材料的各向异性硬化状态,并据此建立起一种形式更为简单的无屈服面统一本构模型,通过引入温度因子θ',使该模型能够预测金属材料在不同应变率和不同温度下的粘塑性力学行为。该文对SnAgCu合金在不同应变率和不同温度条件下的力学行为进行了数值模拟,并与实验数据作比较。比较结果说明:新模型对金属材料力学行为的预测与实验结果相吻合。     

广义双剪应力屈服准则的取值分析

本文在文［１］的基础上，通过对广义双剪应力屈服准则的取值分析，导出根据τｓ／σｓ比值，选择加权系数ｂ和取值公式，以及能够作为Ｍｉｓｅｓ屈服准则线性代替的加权系数ｂ的取值范围。     

材料三剪屈服准则研究

在分析Tresca屈服准则和双剪屈服准则的基础上,通过考虑十二面体单元主剪面上所有三个主剪应力的共同作用,提出了材料的三剪屈服准则,并对该准则作了极限线分析、应力莫尔圆分析、中间主应力效应曲线分析和滑移面方向分析.结果表明,新准则与统一屈服准则一样表示的是一个屈服准则系列,其中Tresca屈服准则和von Mise屈服准则是该屈服准则的特例.但与双剪统一屈服准则不同,新屈服准则的极限线和中间主应力效应曲线是非线性的,能够描述材料的非线性屈服特性.另外,也克服了双剪统一屈服准则中存在的在某些特定应力状态下会得出双重滑移面并且滑移面方向会发生变化的问题.     

TA4纯钛带材各向异性屈服行为表征与研究

目的 基于复杂加载状态试验和先进屈服准则,实现考虑塑性演化的TA4纯钛在复杂加载状态下塑性各向异性行为的精确表征。方法 通过0°、45°、90°方向的单拉试验和复杂加载比例的十字形试件双向拉伸试验,获得TA4纯钛的基本力学性能参数和拉伸屈服轨迹,采用不同的屈服准则对试验屈服轨迹进行预测,并通过变r值的屈服准则预测其屈服轨迹的塑性演变规律。结果 在小变形范围内,Yld2000?2d屈服准则对TA4屈服轨迹的预测精度最高;塑性变形过程中,呈线性增大趋势的r值与TA4纯钛的屈服轨迹演变现象直接相关。结论 试验与理论屈服轨迹的对比表明,Yld2000?2d屈服准则可以实现TA4纯钛初始屈服行为的精确表征。TA4纯钛带材的r值随塑性变形呈线性增大趋势,考虑塑性演化的Barlat89屈服准则预测的TA4屈服轨迹外凸性更显著。在TA4纯钛带材冲压成形过程的有限元分析、模具设计和工艺优化中,仅考虑初始屈服轨迹时,可采用Yld2000?2d屈服准则;当各向异性特征存在较强的塑性演化相关性时,可采用形式相对简单的Barlat89屈服准则。     

用双剪应力屈服准则计算壳体的极限载荷

本文导出轴对称壳体的双剪应力屈服准则下的屈服条件，并求出某些特殊荷载下的圆锥壳和圆柱壳的极限载荷。     

金属玻璃切削加载的形变屈服准则与实验验证

以金属玻璃切削过程中的屈服形变为研究对象,引入源于岩土领域的M-C屈服准则来解决传统Treaca准则及Mises准则不能反映金属玻璃的应力敏感性问题。另外鉴于金属玻璃的温度敏感特性以及切削加工时较高的切削温升,将经过温度修正的改进型M-C屈服准则应用于金属玻璃的切削模型之中。切削力实验表明,基于传统屈服准则、不含温度项的M-C屈服准则以及经过温度修正的M-C屈服准则所建立的切削力模型中,后者的解析解与切削力实测值相比误差最小(平均误差8.92%),说明经过温度修正的M-C屈服准则可以较好地反映金属玻璃切削加载的切削力及材料形变过程,为后续金属玻璃切削机理的深入研究奠定了理论基础。     

复合材料张量多项式强度准则的实验研究

本文对强度多项式强度准则进行了理论分析,给出了不同F₁₂相互作用系数的层合板强度包络线,表明了F₁₂对强度包络线的影响,提出了一个确定F₁₂的方法.用两种实验方法对张量多项式理论进行了验证,结果表明Tsai-Wu多项式准则在拉-剪应力空间与理论值符合得很好,在双向正应力的Ⅰ、Ⅳ象限内实验值与本文提出的确定F₁₂的方法得到的值相近.      

基于修正GTN模型的不锈钢管剪切过程韧性断裂准则研究

为了改善修正Gurson-Tvergaard-Needleman模型(修正GTN模型)无法准确模拟不锈钢管剪切过程的缺陷,该文在原模型基础上,构造了一个与位移相关的损伤函数作为新的断裂准则.同时,在ABAQUS中采用隐式向后Euler应力更新算法编制了改进后模型的VUMAT用户子程序,实现了其数值求解.最后进行了SUS...     

基于分子动力学模拟结果的界面破坏准则

结合材料的破坏通常都是从界面或其附近发生的,但界面破坏的机理及其评价准则尚未十分清楚。采用分子动力学模拟方法,可以对结合材料的界面起裂过程进行模拟,从而获得结合材料界面应力和界面破坏之间的关系。虽然在分子动力学模拟中采用了高度简化的界面模型,但对界面起裂过程的模拟,仍可以帮助人们获得结合材料界面破坏过程的规律性认识。通过在界面附近引入初始裂纹,导致界面上应力集中,从而引起界面起裂。从分子动力学模拟结果出发,提出了一个结合材料界面起裂,即界面破坏的准则。     

基于Hoek-Brown准则的岩体弹塑性损伤模型及其应力回映算法研究

为了克服一般弹塑性损伤模型不能反映岩体结构、岩块强度、应力状态的影响以及非线性破坏特征等问题,该文基于广义的Hoek-Brown（HB）屈服准则,考虑损伤引起的刚度退化和塑性导致的流动两种破坏机制的耦合作用,同时引入修正有效应力原理来考虑孔隙水压力的作用,建立了岩体弹塑性损伤本构模型,给出了损伤变量定义及演化方程。针对该模型在数值求解过程中存在的奇异点问题,从主应力空间推导了弹塑性损伤模型的完全隐式返回映射求解算法,包括弹性预测、塑性修正和损伤修正三个步骤。通过ABAQUS软件的用户子程序接口Umat,实现了弹塑性损伤模型的数值求解过程。采用单轴、三轴压缩试验和隧道算例对模型算法进行验证和分析,结果表明,所建立的HB损伤本构模型能够很好地描述岩体材料的力学特性,在实际岩体工程的损伤模拟中效果令人满意,计算结果对工程有指导意义。     

用Mises屈服条件求内边界固支环板的极限荷载

对于环板的塑性极限分析,通常应用最大弯矩极限条件.本文应用Mises屈服条件分析内边界固支环板在线性荷载与均布荷载共同作用下的极限荷载.考虑到Mises屈服条件的非线性,文中采用加权余量法进行分析.根据环板屈服时弯矩的边界条件和平衡方程,选取合适的试函数,并用加权余量法中的子域法进行求解.针对线性荷载的不同分布形式,给出极限荷载的计算公式与数值结果,画出极限荷载的影响曲线,并与最大弯矩极限条件的数值结果进行了比较,说明本文结果是合理的.     

灌芯混凝土砌块砌体破坏准则研究

该文在Tsai-Wu 张量多项式和试验的基础上,构造出灌芯混凝土砌块砌体平面受力状态下三应力参数的破坏准则;并引入材料力学的应力转换公式,将破坏准则转换为以主应力和主应力与材料主轴夹角为参数的公式。同时,结合国内灌芯混凝土砌块砌体的试验结果,利用最小二乘法确定相关参数,最终形成可适用于工程实际应用的三次多项式破坏公式,并绘制出相应的三维和二维破坏曲面。计算结果表明,计算曲线与试验结果吻合较好,可用于中高层配筋砌块砌体剪力墙结构的设计和数值分析。     

基于精确爆破载荷分析的安全距离判据

爆破振动灾害严重威胁着爆破振动场内既有构筑物的安全及稳定。然而,由于毫秒延时爆破的振动载荷表征复杂,若采用简化的三角形或者梯形动力载荷进行分析,与实际的工程情况差异显著。基于对爆破孔内爆破压力变化、炮孔体积扩张、围岩裂隙发展、爆破气体运动等的分析,建立起爆破动力载荷随时间变化的精确数学模型;在远场爆破振动分析时,统一理论下各个爆破孔的动力载荷,其规律满足圣维南定理,因此,可将每分段内各孔的爆破载荷等效为其作用区域上的均布载荷,毫秒延时爆破问题就转化为一个等效边界问题;最后通过有限元数值模拟软件FLAC3D建立三维隧道模型,代入物理力学参数、传播及衰减规律参数以及动力载荷模型,预测峰值速度曲线,与现场实际监测数据进行对比分析,确定数值模拟的准确性,并结合预测的有效应力曲线计算得出爆破安全判据公式。