2D-C/SiC复合材料的主泊松比演化行为

泊松比是材料及其结构力学性能分析的重要参数之一。本文旨在研究2D-C/SiC复合材料主泊松比的非线性演化行为。首先，基于Mini复合材料模型与正交层压板模型，考虑纤维的横观各向同性性质，建立了2D-C/SiC复合材料的热残余应力计算模型；其次，应用剪滞理论与经典层压板理论，考虑材料的损伤与热残余应力释放机制，建立了2D-C/SiC复合材料的主泊松比计算模型；最后，通过试验表征了材料的应变响应及泊松比演化规律，并对理论模型进行了分析验证。结果表明，2D-C/SiC复合材料内部热残余应力较大，拉伸损伤过程中的热残余应力释放是负泊松比产生的原因；应力-应变曲线及泊松比演化曲线的模型预测结果均与试验曲线吻合较好，表明了理论分析模型的准确性与合理性。     

ECC单轴受拉损伤本构模型研究EI北大核心CSCD

通过单轴拉伸试验,讨论了PVA纤维体积掺入量和水胶比对工程用水泥基复合材料(ECC)受拉力学性能参数(开裂应变、开裂应力、峰值应变、峰值应力、极限应变以及应力-应变关系曲线)的影响规律。基于此,从损伤力学的角度讨论了ECC在单轴受拉过程的开裂前阶段、应变硬化阶段以及应变软化阶段的损伤演化机制。进而,基于ECC受拉损伤演化机制提出ECC受拉损伤本构模型,并给出模型相关参数的计算方法,分析表明:该文提出损伤模型得到的ECC受拉损伤演化曲线能更为合理的描述ECC的损伤演化全过程。最后,该文损伤模型计算的ECC受拉应力-应变关系曲线和试验曲线对比结果表明,所提出的模型能够合理的描述ECC受拉非线性应力-应变关系特征,且具有良好的精度。     

基于Voxel有限元网格对球形夹杂复合材料的应力分析

通过Voxel有限元网格对球形夹杂复合材料进行应力分析时,由于Voxel网格在两相界面呈现阶梯状,所以在两相界面附近的单元会表现出明显的应力集中现象。提出采用局部应力平均方法来处理由于Voxel有限元网格而引起的应力集中,并且考虑应力平均区域、应力平均加权函数以及网格密度的影响。结果表明:该局部应力平均方法能够有效地去除两相界面附近单元的应力集中,但应力平均区域不能过大也不能过小。通过计算发现采用2个Voxel网格深度的平均区域为最优,并且具有网格不依赖性。该方法也可以进一步用于球形夹杂复合材料的积累损伤演化分析。     

润扬大桥北汊斜拉桥钢箱梁的局部应力测试与分析研究

在大跨斜拉桥扁平钢箱梁应力计算的误差分析基础上,提出了扁平钢箱梁局部应力分析的两体系计算方法。根据扁平钢箱梁的构造特点分别建立整体结构尺度模型和局部构件尺度模型并采用子模型法进行跨尺度模型的衔接。以润扬斜拉桥的扁平钢箱梁为例,计算了车轮荷载作用下的钢箱梁局部应力响应,并与润扬斜拉桥成桥静载试验结果进行了比较,验证了该方法的有效性,并在此基础上系统地总结了大跨斜拉桥扁平钢箱梁在车辆载荷作用下的工作行为与受力性能。     

10CrNi8MoV钢的拉伸塑性应变物理本构模型

研究了10CrNi8MoV钢不同温度和应变速率下的拉伸应力-应变曲线。根据位错动力学将流变应力分解为热激活应力和非热激活应力,忽略粘拽阻力的影响。通过对塑性变形过程的分析,在Kocks热激活方程中引入位错间距演化函数,并用线性强化模型描述非热激活应力的变化,建立了10CrNi8MoV钢的物理本构模型。该模型对10CrNi8MoV钢在低应变速率和较宽的温度范围内的塑性变形行为有较好的描述结果。     

不同沉积路径下钛合金叶片等离子弧增材制造过程的数值模拟

等离子弧直接沉积技术因热输入集中，材料易产生较大的残余应力，发生不均匀形变，极大影响成型零件的质量。采用生死单元技术、瞬态热模型和热弹塑性模型对增材制造过程中的热过程和残余应力进行数值模拟计算，研究不同沉积路径对等离子弧增材制造中TC4叶片热循环特性和残余应力分布规律的影响。同时通过热实验验证了模型的有效性，模拟的热曲线与实验结果吻合。结果表明，等离子弧直接沉积截面为“月牙”形的叶片零件，两种路径在沉积层与基板的连接区域都会产生较之其余区域更高的残余应力，轮廓偏移路径有较之全光栅式路径更好的散热情况，轮廓偏移路径沉积层的残余应力明显低于全光栅式路径。多层零件的新层开始沉积时，先前沉积层会经历复杂的热循环，峰值温度由底层向中间层逐渐升高。随着新层不断地沉积在顶部，零件瞬态应力分布进行着规律的变化，较大应力位于接近顶层中部区域和底部与基板相接区域，然后保持并逐渐转化为零件内的残余应力。     

一种新的疲劳损伤演化模型

考虑到金属构件的疲劳损伤主要属于机械损伤,则造成损伤的外因主要是应力幅,而导致损伤的内因是材料本身的性质。基于损伤力学基础理论推导的一般损伤演化方程,并结合断裂力学中经典的帕里斯公式,以有效当量应力幅和材料损伤的特性参数为控制变量得到了一种新的疲劳损伤演化模型,并以12Cr1MoV钢为例进行了实验分析。结果表明:新模型形式简单、参数少,且比Lemaitre模型与实验结果符合得更好。     

1Cr18Ni9Ti不锈钢单轴棘轮本构模型研究

对1Cr18Ni9Ti不锈钢进行了室温单轴棘轮试验,研究了平均应力、峰值应力和棘轮历史对饱和棘轮应变的影响规律.结果表明,当平均应力大于一定范围后,饱和棘轮应变与峰值真应力之间存在单调函数关系,先前低峰值应力的棘轮历史,对后继高峰值应力的饱和棘轮行为无影响.给出了用于室温饱和棘轮应变预测的模型和用于棘轮应变演化预测的模型.模型的预测结果与试验结果基本吻合.     

砼受压损伤力学本构模型的研究

本文利用ＭＴＳ公司８１５．０２型电液伺服试验系统对砼进行了等应变速率加载控制的应力一应变全曲线试验，应用不可逆热力学和内变量理论的成果建立了砼损伤力学模型，并用概率统计的观点分析了损伤的演化规律。由于考虑了不可逆变形的影响，本文所建本构模型与实验吻合较好。     

大型铝合金构件制造全过程残余应力预测与控制

针对大型铝合金构件残余应力预测与控制领域研究现状进行总结,并对其发展方向进行分析。大型构件残余应力预测与控制技术的研究正在快速发展当中,串联热处理、冷变形、机加工等关键工序的残余应力全过程控制成为主要思路,模型化测试、全过程仿真分析以及全过程控制是大型构件残余应力控制技术领域较为明确的3个发展方向。遵循该思路已形成较为完整的技术体系,基于选位测试与模型融合的应力测试、基于全过程仿真的残余应力预测、涵盖制造全过程的残余应力控制等技术分支均有相当发展,相应成果已验证应用于关键装备。国内关于残余应力预测与控制技术的研究方兴未艾,仿真工具、数据库以及应用验证尚待发展。模型、数据双驱动的仿真分析是解决体残余应力演化全过程追踪与控制难题的有效手段,也是残余应力控制技术融入智能制造的重要途径。焊接结构残余应力演化以及含残余应力构件的服役行为,是残余应力控制技术应关注问题,以上两方面为未来发展趋势。     

钢骨约束混凝土的约束机制及其应力-应变模型建立

目前,钢骨混凝土（SRC）柱的试验结果与数值分析结果之间多无法良好吻合;究其原因,在于缺乏对钢骨约束混凝土的约束机制认识及与之相应的钢骨约束混凝土模型的建立。为此,该文在以往钢骨约束混凝土试验基础上,深入研究了带翼缘十字形钢骨对混凝土的约束机制,提出了钢骨对混凝土产生的实际侧向约束应力的简化分布形式,并以此将钢骨约束混凝土划分为钢骨强约束混凝土、钢骨弱约束混凝土和钢骨无约束混凝土。同时,通过计算有效侧向约束应力,确定了各钢骨约束区域可表征钢骨约束作用强弱的混凝土强度提高系数;借鉴经典的Mander模型,通过修正模型关键参数方法以建立各钢骨约束区域混凝土的应力-应变模型。引入该应力-应变模型的有限元分析和试验对比结果表明,该文所提出的钢骨约束混凝土的约束机制和所建立的钢骨约束混凝土应力-应变模型是合理且有效的。     

三维机织复合材料残余应力/应变多尺度分析及工艺参数优化

为预测三维机织复合材料工艺引入的残余应力/应变,提出工艺制度优化方案,建立了一种工艺过程分析的多尺度模型.通过建立纤维尺度及纱线尺度代表体元(RVE),计算了成型过程中纤维纱线及三维机织复合材料的模量演化历程.考虑固化过程中树脂的化学收缩效应,在纱线尺度上开展热-化学-力学耦合分析,预测了细观残余应力-应变及其演化规律...     

热障涂层应力产生机制及分布特征

热障涂层因优异的耐高温、耐磨损和耐腐蚀性等优点,被广泛应用在航空发动机等热端部件表面.热障涂层作为零件表面的服役载体,在外界热腐蚀、热梯度应力和机械载荷应力的作用下,易出现表面开裂及界面涂层剥落,这是限制热障涂层长时间使用的瓶颈问题.热障涂层由基体、粘接层、陶瓷层构成,涂层材料特性不同,界面处应力应变分布也不同,在外界载荷条件下,涂层与基体如何实现协同变形,应力如何传递等问题目前尚无明确解释.因此本文主要针对外加载荷作用下,热障涂层内部的应力传递及界面的应力分布问题进行研究.总结当前热障涂层的弹塑性应力模型和损伤应力模型,获得涂层界面应力分布规律,即弹塑性变形阶段,涂层界面应力于一端发生应力集中,并且基体与粘接层界面应力大约是陶瓷层与粘接层界面应力的四倍.随着载荷的增加,涂层表面损伤加剧,其剪滞模型的界面正应力更加符合四分之一椭圆函数,界面剪切应力呈反对称分布,应力分布特征为研究热障涂层在外载条件作用下对裂纹损伤演化行为的影响提供理论依据.     

宽沟煤矿覆岩活动及应力演化的数值模拟研究

研究工作面覆岩活动及应力演化对于防治本工作面的冲击灾害有着重要的意义。本文根据宽沟煤矿实际的地质条件和生产状况，对W114332作面覆岩活动及应力演化进行了数值模拟研究。模拟结果表明：（1）W1143工作面回采受上分层影响显著；（2）当工作面接近上方采空区下方时，煤体应力开始升高，集中程度加大，冲击危险性增加；（3）由于工作面超前支承压力和上层煤残留煤体对下方煤体应力叠加，当w1143工作面距离上层煤果空K水平面的投影20m时，工作面前方应力集中程度达到最大；（4）工作面进入上分层采空区下方后，工作面的危险性开始降低。     

孤南218井区侧钻见油构造分析

通过对南贝尔凹陷东次凹高精度三维地震资料的分析解释,编制了典型剖面的地震剖面图,确定了东次凹主要的构造样式及演化特征。将目标区分为南、北、中三部分研究区,对各地区构造组合及构造特征进行了详细的研究,初步认识到研究区各部分构造特征及反映的古应力特征。识别出5期不整合面,认为该地区演化经历的多次构造运动,确定其构造演化经历了五大构造阶段。     

各向异性与各向同性弹性理论应力函数或位移函数的对应关系

本文探寻到正交各向异性体平面问题应力函数与各向同性体平面问题应力函数间的对应关系，以及横观各向同性体空间问题位移函数，应力函数与各向同性体空间问题位移函数、应力函数间的对应关系，据此，若已知各向民性体应力函数或位移函数的函数形式，即可构造出各向异性体相应问题的应力函数或位移函数。     

短纤维增强金属基复合材料弹性模量和屈服强度不对称性的解释

运用文献[1]中的变形模型和应力计算结果, 推导出了存在热残留应力时的拉伸和压缩弹性模量和屈服强度表达式, 表达式与试验吻合很好。分析表明, 纤维根区域的压缩残留应力造成弹性模量的不对称性, 基体拉伸残留应力和纤维的压缩残留应力造成屈服强度的不对称性。     

基于BP神经网络的AZ31镁合金加工图参数优化

基于Gleeble-1500热模拟机测定的AZ31镁合金热压缩实验数据,通过BP神经网络对数据进行训练,建立了流变应力与应变、应变速率和温度相对应的预测模型,采用该模型的预测数据构造了AZ31的加工图。结果表明:AZ31流变失稳区分布在低温高应变速率区和中温较低应变速率区,当温度为340~440℃、应变速率为0.01~0.02s-1时功率耗散因子较大,为加工性较好的区域;利用经过训练的神经网络模型,流变应力的网络预测值与实验值能够很好地吻合,其最大相对误差为6.67%;不同变形条件绘制的加工图表明AZ31是应变不敏感、但对温度和应变速率敏感的材料。     

玻璃中永久应力的理论分析与数值模拟

为了分析玻璃退火过程中永久应力的形成规律以及应力值的大小,基于玻璃永久应力的成因分析,建立了弹性体数值模型,给出了永久应力的计算方法和步骤。根据所建模型,利用ansys软件模拟了玻璃退火过程中结构应力和残余温差应力的形成过程,发现结构应力产生于膨胀系数开始发生变化的温度567℃,停止于膨胀系数稳定时的温度480℃。并根据模拟结果,计算出了玻璃中永久应力值的大小:边部压应力1.022MPa,中部张应力0.602MPa。模拟过程比较准确地反应了实际玻璃退火过程中应力的形成过程,根据模拟值求出的应力值大小基本符合玻璃实际应力值情况。     

民丰断裂带构造形成机理研究

民丰断裂带是民丰地区主要的断层发育区域,其构造形态反映了陈南边界断层活动具有逆冲性质,为一东营运动期形成的中等正反转构造,具备负花式构造特征。本文通过对构造形成机理的深入分析,对盐拱作用、张扭应力（负花）作用两种主要形成机理进行了系统全面的阐述。最终明确判识民丰断裂带的构造形成机理。