硬聚氯乙烯的粘塑性本构模型与裂纹扩展行为

建立材料的粘塑性本构模型,进行粘塑性裂纹扩展试验,是开展聚合物粘塑性裂纹扩展问题研究的基础.采用恒定应变速率的方法,对硬聚氯乙烯进行低应变速率下的拉伸试验,确定各应变速率下应力与应变的关系曲线.实验数据表明,该材料的力学性能对应变速率有依赖性,与时间相关,是典型的粘塑性材料.根据实验测得的不同应变速率下应力-应变关系的曲线族,对实验数据进行多元回归分析,确定有关的材料常数,建立了硬聚氯乙烯材料Bailey-Norton公式形式的粘塑性本构模型.进行硬聚氯乙烯的粘塑性裂纹扩展试验研究,得到了裂纹长度增量与时间的关系.     

TiAl基合金的超塑性力学性能

超塑性力学性能是合理制定超塑性成形工艺和正确选用模具材料的理论依据。总结了国内外在TiAl基合金超塑性研究中所获得的各种条件下的超塑性力学性能。内容包括应变速率敏感性因子、超塑性延伸率和典型的真应力-真应变关系。最后，对TiAl其合金超塑性成形的应用前景进行了展望。     

金属材料塑性应变比r值的测试

ISO10113：2006及GB／T5027-2007规定,对于不均匀塑性应变材料,采用线性拟合回归方法测试塑性应变比,并设定必须通过原点的边界条件。分别采用单点法、过原点线性回归法（设定截距为0）及常规线性回归法（不设定任何边界条件）3种测试方法计算分析了均匀塑性应变材料和不均匀塑性应变材料的r值,并进行比较,探讨了线性回归法设定边界条件的合理性。结果表明：对于均匀塑性应变材料,单点法、过原点线性回归法和常规线性回归法均可准确地分析其r值;对于不均匀塑性应变材料,只能采用常规线性回归法分析其r值,而不能采用单点法和过原点线性回归法分析其r值。     

考虑应变梯度及刚度劣化的剪切带局部变形分析

基于梯度塑性理论,研究了应变软化阶段的刚度劣化对剪切带内部的局部应变及相对剪切位移的影响。剪切带被看作一维剪切问题,本构关系为线弹性及线性应变软化。考虑刚度劣化后,剪切带的弹性应变由弹性剪切模量、损伤变量及残余剪切模量确定。剪切带的非局部总应变由双线性的本构关系确定。将非局部总应变减去弹性应变,可得剪切带的非局部塑性应变。剪切带非局部塑性应变与流动应力及损伤变量等参数有关,此关系即为在经典弹塑性理论框架之内的考虑刚度劣化的屈服函数。将二阶应变梯度项引入该函数,可得剪切带内部的局部塑性剪切应变及局部总剪切应变的分布规律。对局部塑性剪切应变积分,得到了局部塑性剪切位移。结果表明:考虑了刚度劣化后,剪切带内部的弹性剪切应变及位移增加,而局部塑性剪切应变及位移降低。若不考虑刚度劣化,理论结果可蜕化为以前的结果。理论结果与岩石局部变形的观测结果在定性是一致的。     

Hill塑性应变比的取值数模

根据实验资料,板材的 Hill 塑性应变比不一定都是与变形大小无关的常数。为此,本文提出的取值数模。能兼容 Hill 塑性应变比是常量或是变量的情况。对某些材料的应用表明了本数模是适用的,它能表达 Hill 塑性应变比的变化情况。     

超塑性充模胀形的有限元模拟

以跟踪最大应变速率单元并使之维持最佳应变速率的方法确定超塑性充模胀形的最佳加压规范；用大变形刚粘塑性有限元法模拟了恒压和最佳加压规范下的超塑性充模胀形过程，并对比二者的结果，同时分析了ｍ值对胀形的影响。     

轴对称空间问题的塑性解法

本文从理想材料轴对称弹塑性问题的所有基本方程出发,研究了全塑性时轴对称空间问题的塑性应变分布规律和应力场,并推导了控制应力分布的定解方程,给出了全塑性轴对称问题的通用解法。     

有限元方法在金属塑性成形中的应用

有限元法是应用于金属塑性成形数值模拟中的一种有效的数值计算方法.详细介绍了弹塑性、刚塑性、粘塑性3种有限元法.刚塑性有限元法适用于大塑性变形,包括板带、型钢轧制和环件轧制的模拟分析等.弹塑性有限元法在金属塑性成形数值模拟中应用最广.与刚塑性方法相比,弹塑性有限元法还能有效处理卸载问题,计算残余应力和应变.而粘塑性有限元法适用于金属热变形或强化不显著的软金属变形.同时,结合国内外最新的具体实例说明了这些方法在金属塑性成形领域中的具体应用,展望了有限元方法在金属塑性成形中的发展.     

塑性损伤的发展与应用

本文介绍了塑性损伤的机制和建立塑性损伤模型的一般方法;系统地分析比较了基于连续介质力学、细观力学、连续损伤力学等多种损伤理论,推导了它们之间的内在联系;综述了三轴度、应变路径、组织等对塑性损伤的影响,重点阐述了损伤-塑性流变的耦合分析;还介绍了电阻测量、统计与定量表征、有限元等塑性损伤的分析方法;并且分析了目前塑性损伤...     

采用吊垂式拉伸试验机探讨超塑性变形速度的提高方式

在吊锤式拉伸试验机上研究了2024铝合金在自由延伸过程中每个时期的应变速度与显微组织的变化,发现经过恒速应变后,金属的超塑性变形会出现应变速度不断加快,实际应变速度比恒速应变速度可提高1.25个数量级.并提出:材料在低温、高应变速度下难以获得理想的超塑性效果;在提高超塑性成形速度的同时,适当升高变形温度,可使工件超塑性恒温锻造的应变速度提高8～10倍.     

低应变率下混凝土动态拉伸破坏尺寸效应细观模拟

在混凝土静态破坏尺寸效应方面已取得了较完善的成果,而在动态破坏尺寸效应方面,包括其产生机制及对应的尺寸效应律的研究则非常匮乏。为探讨动态荷载作用下混凝土尺寸效应行为,从细观角度出发,结合混凝土细观结构特征,考虑动态加载下细观组分应变率效应的影响,建立了混凝土破坏行为研究的细观力学分析模型与方法。以双边缺口混凝土试件为例,对其在低应变率（10-5 s-1~1 s-1）下混凝土动态拉伸破坏行为及尺寸效应进行细观数值模拟,并分析了应变率效应对动态破坏尺寸效应的影响。最后,结合应变率效应对强度及尺寸效应的影响规律—“强度增强效应”与“尺寸效应削弱效应”,在静态破坏尺寸效应律的基础上,建立了混凝土拉伸强度的“静动态统一”尺寸效应理论公式,并验证了理论公式的准确性和合理性。     

基于细观模拟的混凝土动态压缩强度尺寸效应研究

在混凝土静态破坏尺寸效应方面开展的研究已经较为完善,而在动态破坏尺寸效应方面的研究还远没有形成一个统一的认知。混凝土尺寸效应根源于内部组成的非均质性,从细观角度出发,考虑材料非均质及细观组分的应变率效应,将混凝土看作由骨料、砂浆及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了混凝土动态破坏行为研究的细观数值分析方法,对不同应变率（1×10-5 s-1~2×102 s-1）及不同尺寸方形混凝土试件单轴压缩破坏行为进行模拟与分析。数值结果表明:混凝土动态与静态加载下压缩强度尺寸效应规律存在明显差异,在动态压缩强度尺寸效应规律中,存在一个临界应变率（约为1 s-1）,即:低于临界应变率时,应变率增大时,压缩强度随试件尺寸增大而减小,且尺寸效应逐渐被削弱;达到临界应变率时,混凝土动态压缩强度与尺寸无关,尺寸效应被完全抑制;高于临界应变率时,应变率增大时,压缩强度随试件尺寸增大而增大,尺寸效应逐渐增强。最后对混凝土动态强度尺寸效应的产生机理进行了分析与讨论。     

高速滚滑下轮轨表层材料的应变率水平估计

基于显式有限元法建立了三维轮轨高速瞬态滚动接触模型,详细分析了车轮以300 km/h速度滚过平顺钢轨表面、钢轨波磨（波长30 mm~170 mm）和宏观粗糙度（波长4 mm~30 mm）时钢轨表层0.25 mm~0.5 mm厚材料的平均应变率水平。结果显示:1）空间上,表层单元的应变率最大,时间上,表层材料的最高应变率发生于其进出接触斑的加、减载过程,且法向应变分量的应变率最大,其最值是Von Mises（V-M）等效应变率最值的1.50倍~1.86倍;2）网格大小和时间步长对应变率估计有不可忽略的影响;3）采用0.5 mm网格和0.32 μs步长,平顺轮轨表层单元的最大V-M等效应变率为64.1 s-1,材料弹塑性无影响,波磨和宏观粗糙度使弹性下的最大V-M等效应变率分别增至92.5 s-1和79.4 s-1;采用0.25 mm网格和0.042 μs步长的结果约为上述值的1.65倍~1.88倍;4）最大V-M等效应变率随速度线性增加,随摩擦系数的增加而单调递增,牵引系数的影响可忽略。     

应变率对钢筋混凝土框架结构地震作用下灾变过程影响研究

开发了ABAQUS显式用户材料子程序VUMAT,该程序可以考虑材料应变率效应的影响。通过对钢筋混凝土柱的动态和静态加载试验进行模拟,验证了子程序的可靠性。通过对某四层钢筋混凝土框架结构进行增量动力时程分析,研究了材料的应变率效应对结构最大顶点位移、最大基底剪力、最大层间位移、结构的能力曲线、结构的抗倒塌能力和倒塌模式的影响。研究表明,考虑材料的应变率效应后,结构的最大顶点位移和最大层间位移大多数情况下会减小,结构最大层间位移的应变率效应更为明显;当地震波增强到使结构接近于发生倒塌时,结构的最大顶点位移和最大层间位移均明显减小;随着地震波强度的增强,应变率对结构响应的影响趋于明显;结构的抗倒塌能力有一定程度的提高,但连续性倒塌过程基本不变。     

3Y—TZP陶瓷超塑性应变速率敏感性指数及晶界玻璃相

研究了应变量，温度及测试技术对３Ｙ－ＴＺＰ陶瓷超塑性应变速率敏感性指数ｍ的影响。     

THE ROLE OF DYNAMIC STRAIN-AGEING IN THE ENVIRONMENT ASSISTED CRACKING OBSERVED IN PRESSURE VESSEL STEELS

Abstract— The dynamic strain ageing (DSA) behaviour of A533B Class 1 reactor pressure vessel (RPV) steel, containing 5 ppm of free nitrogen, has been investigated over a wide range of strain rates from 3 × 10⁻⁷ to 3−10⁻³s⁻¹ and temperatures from 20 to 350°C. The DSA was observed within certain temperature ranges at all strain rates tested and its hardening effect in terms of the maximum strengthening stress (̀_p) decreased linearly with the increase of log strain rate. The temperature to stimulate DSA was observed to increase with increasing strain rate. The apparent activation energies of the characteristic strain rates for the onset, and peak of DSA have been determined, and their implications have been discussed. Compared with the available data, a positive effect of free nitrogen content on ̀_p has been evaluated. It has been found that the occurrence of susceptible environment assisted cracking (EAC) of A533B steel in high temperature water is co-related to the DSA behaviour. The results suggest that DSA reduces the ductility of RPV steel and its role in enhancing the EAC of RPV steels should not be neglected, in view of the coincidence with susceptibility zones for DSA and EAC in terms of strain rate and temperature.     

钨合金材料动态拉伸性能与微观断裂机制关系的研究

测定了光滑和缺口钨合金材料在不同应变率下动态拉伸性能的变化规律，观察了材料断裂的微观机制。结果发现，光滑试样具有正应变率效应，缺口试样具有负应变率效应，在不同应变率下，两种试样的断裂方式没有明显的差别。     

纤维束的冲击拉伸实验研究

本文所述实验采用岛津DT-5000型万能实验机和自行研制的摆锤式杆-杆型冲击拉伸试验装置对玻璃纤维,Kevlar49及碳纤维束做了应变率从10-4到 102 s-1量级之间的冲击拉伸实验。首次得到纤维束在高应变率下的拉伸应力应变曲线。结果表明:玻璃纤维的强度,极限应变以及临界应变能密度对应变率非常敏感,弹性模量也随应变率的升高而增加。Kevlar49纤维对应变率不太敏感,而碳纤维的性能则对应变率不敏感。     

陶瓷纤维混凝土冲击力学响应及统计损伤本构模型试验研究

采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对陶瓷纤维混凝土的动态力学性能进行研究,并验证了试验结果的有效性;基于IPBS模型(修正平行杆模型),建立考虑应变率效应的混凝土单轴受压统计损伤本构模型,模拟陶瓷纤维混凝土的动态损伤破坏过程。结果表明:陶瓷纤维对普通硅酸盐混凝土的增强增韧效果明显,尤其是在高应变率范围内;SHPB试验过程中应力均匀性和恒应变率加载条件得到了较好地满足;动态损伤本构模型提供曲线与试验曲线吻合较好,能够较为准确地描述陶瓷纤维混凝土破坏前的应力应变关系。     

岩石-混凝土界面拉伸断裂性能的率相关性研究EI北大核心CSCD

该文弯曲断裂试验获得了不同应变率下界面的抗拉强度、荷载-加载点位移曲线、荷载-裂缝口张开位移曲线、起裂荷载和峰值荷载,通过夹式引伸计法和DIC法获得了临界裂缝扩展长度。并计算了界面断裂能及双K断裂参数,分析了不同应变率下界面断裂过程区演化规律及特征长度的变化。结果表明:随应变率的增大,断裂能和起裂韧度增大,临界裂缝长度和失稳韧度先增加后减小,断裂过程区长度及特征长度随应变率的提高而减小。该文从裂缝发展路径、自由水粘性、惯性效应三方面探讨了岩石-混凝土界面断裂参数的率效应。