建立材料塑性本构方程的实验分析方法

以热推弯管变形分析为实例，在实验基础上综合考虑温度效应、应变速率、变形程度、应力状态与含碳量等因素对碳钢材料力学性能的影响，兼顾准确性和计算简单性建立了碳钢弯管成形过程材料本构方程。给出了一种建立材料塑性本构方程的实验分析方法，为复杂条件下钢结构分析奠定了基础。     

橡胶材料硬化的本构模型与有限元分析

针对橡胶类材料大应变时硬化现象,采用国家GB528标准,在室温下通过单轴拉伸本构实验,建立了基于主伸长的连续介质力学的新本构模型,并确定应变能密度函数中的本构参数,再利用简单剪切实验进行参数验证,表明新本构关系的可行性与有效性.最后将新本构方程加入通用有限元软件,利用非线性有限元对平面应力橡胶板进行了计算.     

率敏感材料Ⅰ型准静态扩展裂纹尖端的弹黏塑性分析

采用率敏感型本构关系,对不可压缩材料平面应变Ⅰ型准静态扩展裂纹的尖端场进行了渐近分析.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.并对其作渐近分析,推导出了该模型下的本构方程.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.计算结果表明,裂纹尖端的应力和应变均具有r-δ的奇异性,整个裂纹尖端场是由黏塑性区控制,不存在弹性卸载区.     

橡胶材料硬化的本构模型与有限元分析

针对橡胶类材料大应变时硬化现象,采用国家GB528标准,在室温下通过单轴拉伸本构实验,建立了基于主伸长的连续介质力学的新本构模型,并确定应变能密度函数中的本构参数,再利用简单剪切实验进行参数验证,表明新本构关系的可行性与有效性．最后将新本构方程加入通用有限元软件,利用非线性有限元对平面应力橡胶板进行了计算．     

用最小二乘法求零应力状态下动脉壁本构方程

由动脉血管零应力状态和无载荷状态的几何参数，分析计算了其无载荷状态下的残余应变，并由残余应变分布和平衡方程，用最小二乘法拟合七参数应变能密度函数的参数，进而确定了动脉壁在零应力状态下的本构方程。     

基于相转变理论的形状记忆聚氨酯的本构方程构建

为了预测形状记忆聚氨酯的力学性能,为材料的设计和制备提供理论依据,借鉴聚合物在外力作用下发生强迫高弹形变的理论,假设形状记忆聚氨酯在外力作用下发生了从初始相到激活相的转变;用Maxwell模型表示初始相,非线性弹簧表示激活相,采用并联的形式组成一个三元件模型。在温度变化过程中,模量随温度的变化规律采用WLF方程表示,而链段运动活化能随温度的演变规律采用一个分段函数描述,构建带有温度场的应力应变本构方程。结果表明,构建的本构方程的理论预测与实验结果有良好的一致性。     

非线性损伤材料中Ⅲ型裂纹尖端场

为了研究损伤对裂纹尖端场的影响，在Krajcinovic一维脆性材料损伤模型的基础上，从宏观的唯象角度出发，采用连续损伤力学中的热力学内变量理论，推导出三维空间非线性损伤材料的本构方程，建立了一种非线性应变损伤模型，得出非线性损伤材料皿型裂纹尖端应力、应变和损伤场的解析表达式及其数值计算结果．经过分析得出损伤指数n和损伤变量D对裂尖场的影响较大，应力、应变为有限值，不具有奇异性，从而在理论上解释了实际材料在有限应力下破坏的现象，与工程实际相符．     

TC11钛合金高温塑性本构方程研究

有限元数值模拟技术的重大发展使得其在锻造加工研究领域中得到了越来越广泛的应用。本文通过实验,研究了TC11钛合金在高温条件下的塑性本构方程,本构方程是描述材料的基本信息和有限元模拟中不可缺少的数学模型,它反映了流动应力与应变、应变速率以及温度之间的依赖关系。为了建立本构方程,必须测量一定温度、应变速率范围内的流动应力值,这通常是由压缩试验来完成的。有限元模拟结果的有效性首先取决于本构方程的精确程度,所以,如何获取精确的本构方程成为锻造成形过程计算机模拟技术中的首要问题     

夹杂对粉末冶金CT试样断裂性能影响的计算研究

采用GURSON本构方程对含夹杂粉末冶金材料紧凑拉伸试样进行了有限元分析，模拟了裂尖与夹杂的相互作用对基体的损伤及裂纹扩展性能的影响．圆形夹杂对基体材料的损伤及裂纹扩展性能是最保守的形状，对于椭圆形夹杂，硬夹杂在椭圆横向受力较为安全。而软夹杂则相反．在椭圆纵向受力对基体的损伤更小．     

夹杂对粉末冶金CT试样断裂性能影响的计算研究

采用GURSON本构方程对含夹杂粉末冶金材料紧凑拉伸试样进行了有限元分析,模拟了裂尖与夹杂的相互作用对基体的损伤及裂纹扩展性能的影响.圆形夹杂对基体材料的损伤及裂纹扩展性能是最保守的形状,对于椭圆形夹杂,硬夹杂在椭圆横向受力较为安全,而软夹杂则相反,在椭圆纵向受力对基体的损伤更小.     

面向金属切削过程数值模拟的材料本构方程和刀-屑摩擦特性

为了提高金属切削过程的数值模拟精度,围绕与其密切相关的材料本构方程和刀-屑摩擦特性展开研究。针对铝合金7050-T7451材料,采用分离式霍普金森压杆实验（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）获取材料本构方程,采用正交切削实验获取切削过程的刀-屑摩擦曲线。对AdvantEdge FEM软件进行二次开发,输入材料本构方程和刀-屑摩擦系数,研究切屑厚度、剪切角、应变、应变率等切削过程典型特征随切削参数的变化规律。结果表明：所提出的数值模拟方法对切削过程的典型特征具有很好的预测效果,在AdvantEdge FEM软件中输入合适的材料本构方程和刀-屑摩擦系数能够明显提高数值模拟精度。     

一种考虑多种强化机制的黄土本构关系

将黄土材料的含水量和变形历史引入到内时定义中,利用与热力学相一致的简单机械模型发展了黄土的偏应力应变本构关系。用所建立的本构方程分别描述了马兰黄土在不同围压和不同含水量条件下的应力应变响应特性,取得与现有实验相吻合的结果。所提出的考虑围压和含水量的黄土本构模型对黄土在各种复杂载荷作用下变形与破坏现象的研究具有一定参考价值。     

弯管血管壁本构方程的理论研究

在已有的直管动脉壁本构方程研究基础上,提出一个理论方法来分析弯曲动脉壁的非线性弹性力学性质,在弯曲动脉壁被模拟为局部三重正交、横向同性、不可压缩和可经受大变形的厚壁材料下,作者从理论上建立了一个表达弯管动脉壁非线性弹性性质的三维ｅ指数型本构方程．另外文中还进一步探讨了弯曲动脉壁内的残余应变分析．本文听取得的这些成果,可为血流脉搏波沿弯曲动脉传播的数值分析以及弯曲血管壁本构方程的研究和残余应变和残余应力的分析奠定理论基础．     

带空洞损伤的梁的纯弯曲

从弹性微结构理论出发研究了带空洞损伤线弹性材料的本构方程，把这种考虑损伤的本构方程应用到梁的纯弯曲．得到了关于梁的应力场、应变场、位移场和损伤场．通过简化与假设，其应力场、应变场可以得到与古典弹性力学关于梁的纯弯相同的结果．文中结果既验证了考虑损伤的本构方程的正确性，又在一定程度上更精确地反映了梁的受力及变形情况．     

橡胶类材料缺陷附近的应力奇异场分析

采用Ｋｎｏｗｌｅｓ和Ｓｔｅｒｎｂｅｒｇ的本构方程,应用分区法,对平面应变情况下橡胶类材料典型缺陷－缺口附近的应力奇异场进行了大变形分析。推导得出了缺口附近大变形奇异场的渐进方程,并对其进行了数值计算,给出了相应的曲线,提示了橡胶类材料缺口附近的应力奇异性与缺口角度的关系。     

钢纤维砼的动态本构关系

在对钢纤维砼冲击动态力学实验研究的基础上，分析了砼材料动态力学行为的应变率敏感的事线性粘弹性和计及损伤的动态本构关系的力学模型和本构特性，从而给出了钢纤维砼的计及损伤演化的率型本构方程，理论预示与实验结果吻合良好。     

钢纤维砼的动态本构关系

在对钢纤维砼冲击动态力学实验研究的基础上,分析了砼材料动态力学行为的应变率敏感的非线性粘弹性和计及损伤的动态本构关系的力学模型和本构特性,从而给出了钢纤维砼的计及损伤演化的率型本构方程,理论预示与实验结果吻合良好。     

铝硅合金流变模型及应力－应变本构关系的研究

通过Ａｌ－Ｓｉ合金准固态流变性能的测试，建立了该合金准固态流变模型，并推导了轴对称铝硅合金铸件凝固过程应力－应变本构方程，为开展铸件凝固过程热应力数值模拟和热裂预测提供了可靠的理论依据。     

焦曼导数在有限元分析中的应用

在本构关系中引入焦曼导数，导出大变形弹塑性本构方程，结合有限单元法，在微观层次上对金属晶体材料的变形进行了计算，与以往的计算方法相比，计算结果更精确．     

钢纤维水泥基复合材料增强作用的理论研究

本文全面考虑了纤维的阻裂作用和复合增强作用，并以损伤力学为基础对钢纤维混凝土材料的受力工作过程进行了研究。不仅推出了初裂温度、极限强度的计算公式，而且还给出了钢纤维混凝土的损伤本构方程。