基于对数应变的大变形简单剪切问题应力响应

建立了由对数应变描述的弹性大变形本构关系,利用该本构关系分析了弹性大变形简单剪切问题.对应张量的五种客观率,分别给出了基于变形率和对数应变的简单剪切问题应力响应.结果表明:Jaumann率对应的应力响应具有最显著的振荡现象;对应各种客观率,正应力均能保持较好的单调性,剪应力则存在不同程度的振荡趋势;张量的客观率不是导致...     

基于细以方法的颗粒增强复合材料弹塑性分析

针对高体积含量的颗粒增强复合材料，提出了一种细观结构模型：将颗粒简化为同质、同尺寸的弹性圆球，两颗粒之间的连接基本简化为一弹塑性短圆柱体，并假设细观应力、应变和塑性区均为轴对称分布。其体和颗粒的变形行为分别简化为类似于弹性地基和弹性半空是，以此为基础，建立了反映一对颗粒法向和切向变形协调关系的两个积分方程。数值求解这两个方程，可得到一对颗粒间基体中细观应力的分布形式，从而建立颗粒对的细观弹塑性本构，采用平均化方法，进一步推导出材料宏观的应力－应变关系。本文利用该模型对一种金属基复合材料的拉伸实验进行了模拟，理论预测与实验结果吻合较。     

铝氢脆破坏微观机制的分子动力学研究

采用分子动力学方法模拟了铝单晶、双晶及其含氢模型在拉伸条件下的力学特性。根据模拟结果,讨论了氢导致铝材料脆化破坏的微观机理。研究表明:铝单晶、双晶中的氢降低了铝的抗拉强度,且力学性能随氢含量的升高而降低;应力条件下晶体内部的氢原子会产生偏聚和富集,在富集处铝原子更易发生位错,产生空穴,诱发脆断;和同等条件下的铝单晶相比,铝双晶对氢脆破坏更为敏感。     

退火温度对Ti6Al4V薄板退火变形影响的有限元分析及实验验证

为了研究钛合金退火变形规律,对Ti6Al4V薄板初始残余应力作一定假设和简化,采用MSC.marc软件建立Ti6Al4V薄板退火热粘塑性模型,分析不同退火温度(550, 580, 600, 620, 650 ℃)对钛合金退火变形的影响及其原因,并结合退火实验验证模拟结果。结果表明,初始残余应力在蠕变作用下产生蠕变应变和弹性应变,使薄板退火后应变分布符合板材弯曲时典型应变分布规律,最终导致薄板退火变形。随着退火温度升高,蠕变作用加强,退火变形增大,而应力应变随时间变化趋势基本一致。实验结果验证了数值模拟的可靠性。     

激光热应力板料成形角变形分析

为了精确预测板料直线扫描时的角变形,本文采用简化约束模型分析了板料的变形历史和应变产生机制,在加热区域内将激光热应力变形过程分为3种不同的情况:(1)板料上下表面仅产生弹性变形;(2)板料上表面产生弹性变形和塑性变形,下表面仅产生弹性变形;(3)板料上下表面均产生弹性变形和塑性变形。通过对热变形第一种情况进行分析,提出了最小移动能量密度的概念,并推导出了板料产生热变形所需要的最小移动能量;针对热变形第二和第三种情况分别建立角变形解析模型,试验结果验证了该模型具有较高的精度。     

复杂几何体注塑制品翘曲变形模拟仿真

注塑成型制品的翘曲变形作为评定制品质量的重要指标之一,其研究有着重要的应用价值。为提高具有复杂几何形状的塑件翘曲变形预测精度,对聚丙烯基热塑性弹性体（Thermal plastic olefin, TPO）分别进行了拉伸加载-卸载实验、压力-体积-温度（Pressure-volume-temperature, PVT）实验、复杂注塑制品翘曲变形的测量和数值模拟。材 料的PVT曲线显示冷却过程中材料的热膨胀系数会发生非线性变化。拉伸应力应变曲线表明,材料未表现出明显的屈服,应变速率越大则弹性模量就越大,而在卸载时弹性模量小于初始弹性模量,并随总应变极限的增加而减小。修正Chaboche粘塑性模型并将其应用于高分子复合材料,对各温度和应变速率下的应力应变曲线进行拟合获得本构方程参数,编写子程序UMAT并嵌入到TPO复杂注塑制品的翘曲变形有限元模型中,所得模拟结果不仅能成功预测试样取样位置上翘曲变形的趋势,还能够发现在套筒位置和加强筋处的过度收缩。     

Ti-0.2Pd钛合金高温拉伸本构关系

采用高温拉伸试验,研究了Ti-0.2Pd在600～800°C,应变速率10-4～10-1s-1的高温流变行为。获得了流变应力与应变速率和变形温度的依存关系以及变形激活能Q为100.9kJ.mol-1,应力指数n为4.8。建立了Ti-0.2Pd合金热变形的理论基础。     

模具钢堆焊金属的强度与变形对热疲劳抗力的影响

对两种模具钢堆焊金属（3Cr2W8和HM3）进行了外加约Coffin型热疲劳试验。试验表明，模具堆焊金属的热疲劳抗力由其变形的难易程度决定：变形越困难，热疲劳抗力越高。研究进一步表明，材料变形的难易程度又与变温循环过程，热疲劳试样拉伸应力的增加和材料屈服强度的降低有关。屈服强度的降低是由于在循环过程中，材料的组织发生了动态变化，如动态回复、动态再结晶及第二相粒子的析出与聚集；拉伸应力的增加是由于微观组织中应力松弛的结果。     

冷轧体心立方IF钢中剪切带的形成

剪切带是在高应变时冷轧金属中形成的重要微观结构,这种微结构与塑性变形行为有密切关系。本文基于塑性变形理论,运用T ay lor弛豫模型、B ishop和H ill最大功原理,对变形体心立方晶体中滑移系上的切应变分布进行了计算。计算结果表明:当晶粒的轧制方向平行于〈1 1 2〉和轧制面法向平行于〈1 1 1〉冷轧时,几乎全部切应变都能聚集在某一滑移面上,这一高度局域性的切应变是形成剪切带的原因。此时,剪切带与轧制方向之间夹角为35°。而对其他取向的晶体,切应变却呈均匀分布,因而不产生剪切带。透射电子显微镜观察到的剪切带所在晶粒的取向和所在的滑移面证实了这一剪切带的形成机制。     

高应变率及各向异性对航空铝合金7050拉压不对称性的影响分析（英文）

采用霍普金森拉杆及压杆装置,分别在1 000、2 000和4 000 s-1应变率下对3个典型成型方向(轧向RD、横向TD和法向ND)进行霍普金森动态拉伸和压缩实验,借助扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、金相显微镜观察(Metallographic microscope)及电子背散射衍射(Electron backscatter diffraction,EBSD)从微观角度进行分析,研究高应变率及各向异性对航空铝合金7050拉压不对称性的影响。结果表明:拉伸和压缩表现出明显的不对称性,具体为拉伸时材料屈服强度明显大于压缩时的屈服强度;并且随着应变率的增加,拉伸/压缩的弹性阶段的不对称性越来越弱,强化阶段不对称性越来越强。同一应变率下,不同取向下拉伸/压缩的流变应力的变化趋势不同,这与晶粒的受力方向有关。通过EBSD晶粒取向分析和原材料织构极图分析,发现拉伸/压缩的晶粒细化程度差距越大,进而导致宏观流变应力差距较大。     

可变后缘弯度机翼柔性蒙皮的变形特性分析

应用面元法和有限法建立了柔性蒙皮在气动载荷作用下的流固耦合分析方法。数值仿真结果表明:位于变形后缘上表面的柔性蒙皮在气动载荷作用下将被"吸"成鼓包形状,且这个局部变形对翼型后缘部分的压力分布具有很大影响。在此基础上,研究了柔性蒙皮在气动载荷作用下的变形随其弹性模量、厚度和初始预应变的变化规律。可以得出,柔性蒙皮的变形量随着翼型后缘偏角的增加而先增大后减小,并不是随着后缘偏角的增加而增大;增加蒙皮的厚度可以减少柔性蒙皮的最小弹性模量和最小拉伸刚度,但蒙皮的厚度受限于机翼的结构空间;满足Jacobs形变准则的蒙皮最小拉伸刚度随着蒙皮预应变的增加而降低。     

金属塑变的全量理论与等效硬化曲线的关系研究

只要在加载过程中不卸载，就可证明全量理论与等效硬化曲线之间具有一定的依存性，在一定程度上可以互为前提和结果。而屈服准则，可以看成是全量理论或等效硬化曲线在一定的变形程度下的表达。     

冷轧无间隙原子钢中的微带生成机理

分析了冷轧体心立方金属中微带的形成原因.基于塑性变形理论,运用Taylor模型和Bishop＆Hill最大功原理,计算了变形体心立方晶体中滑移系上的切应变分布.计算结果表明,冷轧时当晶粒的轧向平行于晶粒的某些特定取向时,大量的局部切应变将集中产生在一个滑移面上并在此形成微带.这一高度局域性的切应变是形成剪切带的原因.此时,剪切带与轧制方向之间夹角为30°.另外,微带呈片状是双交滑移的结果,透射电子显微镜观察到的剪切带所在晶粒的取向和所在滑移面证实了这一微带的形成机制.     

纳米压痕试验中圆柱形压头尺寸效应

针对薄膜材料在纳米压痕试验时出现的压痕尺寸效应,运用准连续介质法模拟单晶铝膜纳米压痕试验初始塑性变形过程。分析了不同直径的刚性圆柱形压头分别压入同一深度时弹性和塑性变形特点,并获得了相应的载荷—压深曲线。基于Oliver-Pharr法,预测了纳米硬度值和弹性模量。研究数据表明:纳米硬度值随着压头直径的增加而减小,呈现出明显的压头尺寸效应;当压头直径达到或超过80时纳米硬度值趋于稳定值,即压头尺寸效应消失。同时表明弹性模量不存在尺寸效应。表明材料的弹性模量本质上仅依赖原子间的结合能,而和压头尺寸基本无关。     

金属板料的激光冲击变形分析及其实验研究

介绍了激光冲击变形机理和冲击波产生原因,并建立了激光冲击下的板料变形模型,且推导了板料变形量计算公式。根据爆轰波和爆炸气体动力学理论,建立了激光冲击成形中激光-能量转换体-靶材系统爆轰波压力的估算式,并根据冲击波压力估算式估算所需激光脉冲能量,从而探讨了板料变形与激光能量、冲击波压力之间的关系,并进行实验研究。实验结果表明,板料厚度对变形量的影响与变形理论模型的分析基本相同,其变形量随厚度的增加而呈指数曲线减小,其轮廓形状也由小圆锥形逐渐向小球冠状变化。     

钛合金缺口试样拉伸破坏载荷预测

针对航空发动机轮盘常用钛合金材料,开展了常温和高温下光滑和缺口试样的拉伸变形和断裂行为试验研究,建立了其大变形本构模型。基于该本构模型,利用大变形有限元分析,计算获得缺口试样的载荷-位移曲线。将该曲线最高点对应的载荷确定为试样的拉伸破坏载荷,并与试验进行对比。结果表明理论预测与试验吻合较好,从而验证了所提出的拉伸破坏载荷预测方法的有效性。     

轴对称金属塑性大变形问题的理论模型

本文按塑性力学方法，在求解位置建立坐标系，在充分考虑了大变形和材料硬化因素的影响下，提出了一个轴对称金属塑性大变形问题的理论模型。     

弹性半空间地基上四边自由中厚矩形板的动力响应

基于Reissner-Mindlin一阶剪切变形板理论，研究矩形板在动荷载和预加面内机械荷载及温度场作用下的动力特性。把地基看作三维弹性半空间体，考虑地基变形衰减，用一组数学上完备的二元多项式作为位形函数，采用bp-2 Rayleigh-Rizt法求得四边自由中厚矩形板的动力响应，并讨论了初应力对板的动挠度和动弯矩的影响。