铝合金三维铣削加工的有限元模拟与分析

针对铝合金材料7050T7451的铣削加工，将刀具视为刚体，前刀面和切屑间的摩擦定义为材料流应
力的函数，采用商业有限元软件DEFORM3D，建立了能够反应实际铣削状态的三维铣削模型.利用该模型模
拟了切屑的形成过程，获得了与实际切屑相似的屑形.通过分析铣削过程中的三维铣削力的变化，揭示了
刀 屑的接触长度.对应力、应变和切削温度分布的分析表明，应力主要集中在第一剪切区，而应变和温
度的最大值在刀 屑接触面上.     

混合硬化弹黏塑性边界元灵敏度分析

提出了基于一致切线算子概念的混合硬化弹黏塑性边界元法．该方法根据Perzyna弹黏塑性本构关
系，基于混合硬化模型，采用隐式欧拉计算格式，得出了两种常用流动函数下弹黏塑性的径向返回算法
和一致切线算子．利用直接微分方法，建立了灵敏度分析的边界元增量方程，同时还导出了混合硬化模
型应力径向返回的弹黏塑性灵敏度公式．算例和分析结果表明，不同黏塑性流动参数下所得的结果与利
用ANSYS有限元求解的差分法结果一致，弹性和弹塑性是弹黏塑性的两种极限情况．     

双向偏压钢筋混凝土柱的有限元分析模型

为实现钢筋混凝土柱的高效精确分析，建立了基于纤维积分法的可用于任意截面双向偏压钢
筋混凝土柱材料和几何非线性分析的有限元模型。基于混凝土和钢筋的非线性应力-应变关系，引入
Rodriguez截面分析模型，按边界顶点把混凝土截面划分成若干个梯形单元，通过对纤维直接积分导出截
面切线刚度矩阵，并基于空间非线性杆单元理论建立标准有限元公式。利用该分析模型对双向偏心受压钢
筋混凝土试验柱进行极限承载力分析计算，结果表明所提出的有限元模型具有较高的计算精度；通过采用
纤维积分法来替代传统的截面分块或分条法，显著提高了计算效率。     

接触面等应力增量比路径单剪试验及模型研究

为研究等应力增量比路径下土与结构接触面力学特性,进行高塑性粘土与混凝土接触面等应力增量比路径单剪试验,获得不同应力路径下应力应变关系曲线。试验结果表明,高塑性粘土能够较好地适应大变形,接触面剪应力与切向应变关系呈剪切硬化型曲线,法向剪胀不明显;接触面剪切强度与应力路径无关,应力应变关系与应力路径密切相关;初始法向应力一定,应力增量比越小,剪应力增长越快,对应的破坏剪应力也越高;无剪胀发生情况下,法向应变与法向应力关系曲线与单向压缩试验具有一致性;应力比与切向应变呈良好的双曲线关系。在试验研究的基础上,基于广义位势理论,将土与结构接触面问题看着应力空间上的二维数学问题,采用塑性状态方程代替传统的屈服面,建立了双重势面接触面弹塑性模型。模型能够反映应力路径、初始法向应力对接触面力学特性的影响,具有一般性,参数能够通过试验完全确定,可以方便地应用于有限元分析,具有一定的应用推广价值。     

粉末冶金材料两个屈服条件几何性质

粉末冶金材料屈服条件是广义塑性理论的重要基础，介绍了粉末冶金材料2个常用屈服条件的基本形式，通过物理和数学分析揭示了它们的几何性质，确定了二次函数屈服面为椭球面、线性函数屈服面为六棱锥面。当粉末冶金材料成为全致密材料时，椭球面和六棱锥面分别成为圆柱面和六棱柱面。研究了单向拉伸(压缩)、平面应力和平面应变条件下的屈服性质，导出了屈服轨迹方程，并确定了相应屈服轨迹的几何形状。揭示了粉末冶金材料2个常用屈服条件的相互关系。     

粉末冶金材料塑性平面应变广义上限法

粉末冶金材料是塑性可压缩材料，其塑性理论方法有待于深入研究。基于粉末冶金材料的屈服条件和塑性势理论，导出了该类材料的塑性本构关系、平面应变屈服条件和屈服轨迹方程，揭示了其平面塑性变形的屈服面、滑移和速度间断等基本规律。基于此建立了粉末冶金材料平面应变广义上限法，并以平面应变挤压为例说明了该方法的应用。     

从耗散率函数看黏性与塑性间的内在联系

利用热力学的基本定律和内应变率空间中的最大Homilton耗散率原理,建立了黏性和塑性相统一的广义黏弹性本构理论.利用凸分析数学理论,阐明了内应变率空间中的最大Homilton耗散率原理等价于内应力空间中的最大Lagrange耗散率原理.当Homilton耗散率函数为内应变速率的一次欧拉齐次函数时,材料的黏性特性退化为塑性特性,最大Lagrange耗散率原理退化为Hill最大塑性功原理,因此,塑性是材料广义黏性的一种特例.选取不同的自由能函数和耗散率函数,利用最大Homilton耗散率原理和最大Lagrange耗散率原理,建立了准Maxwell模型、准Kelvin模型和准临界状态黏弹性模型,证明了广义Von Mises屈服准则、广义Von Mises线性运动硬化屈服准则和魏汝龙临界状态屈服准则是准Maxwell模型、准Kelvin模型和准临界状态黏弹性模型当耗散率函数为一次欧拉齐次函数时的特例.通过数值算例和图可以直观地验证上述结论的可靠性.     

堆石料的三维应力分数阶本构模型

为合理反映粗粒土的状态依赖非关联应力-应变特性,提出应力分数阶塑性力学模型。已有模型基于三轴试验结果,无法对堆石料真三轴条件下的应力-应变特性进行预测,为解决这一问题,基于特征应力法对已有分数阶塑性力学模型进行完善。进一步选取不同初始状态条件下堆石料的真三轴压缩试验数据对模型进行验证,结果表明,三维化后的分数阶岩土塑性力学模型可以合理地模拟不同初始状态的堆石料在真三轴压缩条件下的应力-应变行为。与传统塑性力学模型相比,提出的分数阶塑性模型在描述堆石料非关联流动时不需要额外引入塑性势函数,仅需对已有屈服面求解分数阶导数。此外,模型在特征应力空间中推导完成再映射到原应力空间,可描述土体的三维强度特性,无需额外采用三维强度准则。     

镍单晶纳米丝单向拉伸的分子动力学模拟

应用分子动力学方法模拟了金属镍单晶纳米丝在无热激活状态下的轴向拉伸变形过程，得出
纳米尺度下单晶镍丝的应力-应变演化关系、能量和原子构型变化以及损伤初始化与扩展过程。通过与宏
观拉伸过程的比较，模拟结果表明表面原子使纳米丝在无外荷载作用时存在系统初始应力，自由表面张力
的作用使纳米丝横截面上存在与轴向应力变化趋势一致的正交等值应力，自由表面发射位错和滑移并形成
堆垛层错和原子台阶导致纳米丝变形；表面原子偏离理想位置形成的空穴和孔洞及其连接是纳米丝损伤破
坏过程的几何特征。模拟获得镍单晶纳米丝的断裂强度为22.96 GPa。     

基于广义回归神经网络与遗传算法的煤灰熔点优化

考虑固态和液态排渣锅炉对煤灰熔点的不同要求，采用广义回归神经网络建立了煤灰软化温
度模型。神经网络的输入变量为7个，即煤灰中SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、Na2O & K2O的质
量分数。以煤灰软化温度作为目标函数，采用遗传算法寻优计算获得当煤灰软化温度最高和最低时煤灰中
氧化物的组成。广义回归神经网络仅需30个训练样本，最大和平均相对误差分别为21.8%和1.55%。优化结
果表明，掺烧高钙煤或者向燃煤中添加石灰石等富含Ca的原料可以降低煤灰熔点；而增加Al2O3的质量分
数可以提高煤灰熔点。     

基于Hill原理的非相关联流动法则的机理研究

为了克服经典塑性力学中与摩擦相关的n阶齐次屈服函数的耗散功与应力状态无关,以及砂性材料的耗散功为零,后者与塑性发生时耗散功必须大于零的热力学第二定律相违背的缺陷,将真实空间的Hill最大耗散功原理推广到耗散空间的Hill最大耗散功原理.根据摩擦引起的能量耗散与真实空间正应力（或球应力）相关的机制,在耗散空间的屈服准则中引入与真实空间正应力（或球应力）相关的函数项,从而使塑性发生时材料的耗散功大于零.由于耗散空间中的屈服准则与真实应力相关,真实空间的屈服准则与塑性应变之间必须服从非相关联流动法则.     

Effect of hydrostatic stress on yield function and plastic constitutive relations

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＡｔｐｒｅｓｅｎｔ,ｔｈｅｙｉｅｌｄｃｒｉｔｅｒｉｏｎａｄｏｐｔｅｄｗｉｄｅｌｙｉｎｐｌａｓｔｉｃｔｈｅｏｒｙｉｓｆ(σｉｊ) =ｆ(Ｊ′2 ,Ｊ′3) =ｃ (1)ｗｈｅｒｅＪ′2 =12 ＳｉｊＳｉｊＪ′3=13ＳｉｊＳｊｋＳｋｉＳｉｊ =σｉｊ- 13δｉｊσｋｋσｉ,Ｓｉｊａｒｅｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｓｔｒｅｓｓｔｅｎｓｏｒａｎｄｄｅｖｉａ ｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓｔｅｎｓｏｒａｔａｐｏｉｎｔ ,ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ;Ｊ′2 ,Ｊ′3ａｒｅｔｈｅｆｉｒｓｔａｎｄｓｅｃｏｎｄｉｎｖａｒｉａｎｃｅ…     

Modeling of state parameter and hardening function for granular materials

A modified plastic strain energy as hardening state parameter for dense sand was proposed, based on the results from a series of drained plane strain tests on saturated dense Japanese Toyoura sand with precise stress and strain measurements along many stress paths. In addition, a unique hardening function between the plastic strain en--ergy and the instantaneous stress path was also presented, which was independent of stress history. The proposed state parameter and hardening function was directly verified by the simple numerical integration method. It is shown that the proposed hardening function is independent of stress history and stress path and is appropriate to be used as the hardening rule in constitutive modeling for dense sand, and it is also capable of simulating the effects on the de-formation characteristics of stress history and stress path for dense sand.     

基于SMP准则改进Lade-Duncan模型

为了解决Lade-Duncan模型的塑性势面由试验结果拟合所得理论上不够严密的问题,采用SMP准则的屈服函数构建塑性势函数,建立一个砂土弹塑性本构模型（SMP-Lade模型）.该模型可以反映砂土应力-应变关系的非线性、应力路径的相关性以及剪胀特性,且塑性势面考虑了3个应力张量不变量的影响.密砂和松砂真三轴试验结果表明：在中主应力参数b=0的条件下,SMP-Lade和Lade-Duncan模型的预测结果与试验结果基本一致;当0相似文献   

塑性流动法则的相关性

介绍、分析和比较由最大耗散法则与热力学原理两种方法推导得到的率无关塑性变形流动法则的形式,得出了塑性流动法则总是与屈服函数有关,可由屈服函数和耗散函数确定材料进入塑性状态后不可恢复应变的结论.由此得到的流动法则,避免了不相关流动法则中塑性势函数意义不清的缺点.     

超固结土的蛋形弹塑性本构模型

为了描述超固结软土在不同应力条件下的强度变形特征,以蛋形函数为基本框架,建立并发展适用于超固结土体的弹塑性本构模型. 通过对一系列超固结土应力路径三轴压缩试验结果的分析,探讨土体在超固结状态下塑性应变的发展规律(剪胀/剪缩). 在先前提出的旋转塑性势面流动法则基础上对其进行发展与改进,引入峰值应力比,构建剪胀状态下归一化塑性势面旋转角与应力状态参数之间的近似线性关系,以满足超固结土的塑性变形特性. 结合基于等效硬化参量的广义塑性功硬化原理构建超固结软土的蛋形弹塑性本构模型. 将三轴压缩试验数据与数值预测结果进行对比以验证模型有效性,结果表明该模型可以有效反映超固结软土在不同加载条件下的应力应变特性,比如软化与剪胀.     

有表面微裂纹的金属薄膜力学性能的有限元分析

研究在PI基体上的铜金属薄膜表面I型裂纹对薄膜力学性能的影响.以断裂力学基本理论和有限单元法进行数值计算相结合对计算模型分析研究.分析了表面微裂纹对PI基体上的铜薄膜的屈服和后继塑性行为的影响,特别是研究了裂纹深度对最大塑性应变和等效塑性应力的影响,同时考察了薄膜材料硬化指数和载荷对最大塑性应变的影响.随着裂纹深度的增加,裂纹尖端塑性区增大;但当裂纹深度接近和超过薄膜厚的一半时,最大应力值变小,塑性区变大,塑性应变增大.这是因为薄膜承载能力变小,主要是由基体承受载荷.     

Unified plastic modulus in the bounding surface plasticity model

A unified plastic modulus parameter for the bounding surface plasticity model is introduced in order to maintain the identical responses of modeling for both the two-dimensional and three-dimensional stress space with the same model parameters. Also discussed are the influences of the plastic modulus parameter on the stress-strain relationship and the plastic modulus. The model is more sensitive in modeling the stress strain responses when the plastic modulus parameter is small. The plastic modulus parameter has a great influence on the magnitude of the plastic modulus, especially at the initial loading stage. The plastic modulus asymptotically tends to zero at the end of loading.     

YT01低能量多碰塑性变形研究

为研究碰撞能对金属材料多碰塑性变形的影响,在实验室用自制的凸轮机械式多碰试验机对YT01试样进行了低能量多碰试验,采用坐标网格法、SEM、金相显微镜等方法研究了不同碰撞能对试样的塑性变形率、显微组织结构的影响.实验结果表明:峰值冲击应力不变时,多冲碰撞能量越大,试样累积塑性变形量也越大;随着碰撞次数的增加,试样塑性变形率减小并趋于平缓,塑性变形终止于距冲击表面69 mm处;256 000次碰撞后,试样显微组织细化,晶粒界增多.金属材料多冲碰撞塑性变形不仅与峰值冲击碰撞应力有关,也与冲击碰撞能有关.     

刚塑性有限元法中的罚因子的选取

刚塑性有限元方法增量步长大,计算效率高,在金属塑性加工领域已得到越来越广泛的应用。罚函数法是刚塑性有限元中处理体积不变条件的常用方法。研究了罚函数法中罚因子对刚塑笥有限元法计算精度和计算效率的影响,得出在几种典型应力－应变模式下理想罚因子的选取方法,从布有助于更好的运用刚塑性有限元法模拟金属塑性加工过程。