IF深冲钢织构及其对塑性各向异性的影响

经不同热轧终止温度生产的两种含 Ti- Nb超低碳 IF深冲钢薄板呈现不同的塑性各向异性 .利用取向分布函数 ( ODF)定量分析了它们的织构 ,并对它们相异的塑性行为与织构及 ODF级数展开四阶系数的关系进行了探讨 .结果发现 ,沿板面〈1 0 0〉的取向分布是影响薄板塑性各向异性的主要原因 ,四阶织构系数 C124及 C13 4 值的大小与正负将决定制耳效应的特征 .

HILL屈服准则与晶体塑性模型对FCC单晶材料塑性各向异性描述能力的比较

采用宏观 HILL 模型和晶体塑性模型对面心立方单晶 ( FCC)材料的非均匀变形进行了数值模拟 ,意在比较两种不同尺度的模型对塑性各向异性的描述能力的差异。为了使两种模型具有可比性 ,对于 FCC单晶材料 ,本文提出一种用晶体塑性模型来确定 HILL模型中各向异性参数的标定方法。数值分析表明 ,两类模型对单晶体塑性各向异性的描述能力存在着差异。对 FCC单晶材料 ,HILL模型对各向异性的预测能力没有晶体塑性模型细致 ,晶体塑性模型更能追踪塑性各向异性的变化。但两种模型对应力应变响应预测的趋势是一致的。对两种模型描述的差异 。

退火温度对冷轧5083铝合金织构及塑性各向异性的影响

采用光学显微镜、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射、硬度测试、拉伸试验等对冷轧5083铝合金的退火行为、织构演变及塑性各向异性参数进行了分析计算。结果表明:冷轧变形量为70%的5083铝合金起始再结晶温度为240℃,终止再结晶温度为260℃。完全再结晶退火后,再结晶织构以Cube、R-Cube和Goss织构为主。在260~320℃范围内,随退火温度的升高,β纤维织构向Cube织构和Goss织构转变程度增加;Cube织构向R-Cube织构的转变先增加后减少。300℃退火后,RCube织构含量最高,Cube织构次之,Goss织构最少;合金的厚向各向异性指数(r)最高为0.909、平面各向异性指数(Δr)的绝对值较小为0.242,表明该状态下合金具有较好的冲压成形性能和较低的深冲制耳率。

塑性各向异性板料本构关系及冲压成形的数值模拟

推导了具有一般屈服函数形式的弹塑性速率型本构关系;给出了用于板料成形的Hill塑性各向异性屈服模型下本构关系的具体形式;用有限元动力显式计算程序MSC/DYTRAN模拟了金属板料的冲压成形;通过算例分析,考察了塑性各向异性对凸耳形成和大小以及对成形模拟结果准确性的影响;数值结果和实验结果表明:各向(厚向)异性本构模型比各向同性本构模型更真实地反映了板料的成形性。

泰勒模型在冷轧深冲钢塑性各向异性预估中的应用

利用泰勒理论描述了体心立方织构材料的塑性变形.一种适用于这种材料的模型是:在一定三轴应变状态下,考虑材料中存在{110}〈111〉、{112}〈111〉和{123}〈111〉3种滑移系,引入不同滑移系间临界分切应力比及机械孪晶的权重,按照泰勒理论,结合最小内功原则,确定相对主应变坐标参考系任定取向晶粒的泰勒因子(反映变形功或变形阻力).进而利用织构取向分布函数(ODF)分析法,对单晶性质进行织构计权平均,求取多晶材料宏观平均泰勒因子,最终获得反映材料深冲性能的重要参数R值.通过对IF钢的R值进行模拟计算,并与实测R值进行比较,结果满意,证明构模合理。

多晶织构金属薄板的塑性各向异性分析

从晶体学理论出发 ,将多晶体看作是具有不同取向的单晶集合体 .认为单晶体各个滑移系的开动相互独立 ,从而简化计算模型 .同时利用从实测极图分析得到的三维晶粒取向分布函数作为权函数 ,对多晶织构圆板深拉延后径向应变进行平均化处理 ,得出薄圆板法兰部分的径向应变沿环向呈不均匀分布 ,其峰值个数及位置同已有实验结果相一致 ,表明模型正确 。

多晶铜轴对称变形织构的纵向塑性各向异性

应用Taylor类多晶体塑性模型对轴对称变形下多晶铜的变形织构进行了数值模拟,分析了变形过程中多晶铜屈服应力的各向异性演化情况;计算分2步:先对随机分布多晶集合体进行轴对称拉伸,然后分别沿已变形的多晶集合体的各方向再进行拉伸变形,得到了屈服应力的取向分布及纵向塑性各向异性的直观图像,为变形织构塑性各向异性力学行为的宏观模型描述提供了一个数值实验。

上海软土各向异性弹塑性模型

根据同济大学真三轴仪所做的上海典型软土的排水试验、Kirkgard和Lade真三轴仪所做的旧金山湾淤泥的不排水试验资料,以及日本太-关口(Ohta-Sikiguchi)模型,提出上海各向异性弹塑性模型(简称上海软土模型),该模型包括形状函数、屈服函数、应力-应变关系。为了证明模型的合理性,从理论和试验中对形状函数和屈服函数进行了检验。最后,提供了上海软土模型的有关参数。

基于各向异性弹塑性模型的软岩巷道变形研究

具有层状沉积效应的岩层呈现明显的各向异性特征,而传统各向同性力学模型不能准确描述巷道开挖非对称破坏现象。基于空间滑动面理论推导各向异性弹塑性模型,并采用C++编程形成动态链接库dll文件,实现在FLAC3D中基于空间滑动面的各向异性弹塑性模型二次开发。通过设计模拟方案验证了模型的可应用性。根据巷道开挖支护模拟分析,在各向异性条件下,锚杆受力呈现非对称分布的状态,经破坏区锚杆加长后模拟计算,围岩塑性区明显减小,且锚杆受力趋向均匀。根据现场应用反馈,基于各向异性分析的关键区锚杆支护是可行的。

各向异性介质中周期性界面裂纹的弹塑性问题

应用富里叶积分变换方法将裂纹边值问题化为对偶积分方程组,再用定积分变换法将问题进一步化为奇异积分方程组,求得了双材料各向异性弹塑性介质中周期性界面裂纹反平面问题的封闭形式解,并作为特例讨论了各向同性双材料问题、各向异性单一材料问题及各向同性—各向异性双材料问题· 结果表明:裂纹尖端前沿的塑性区尺寸、裂纹的张开位移(COD)均决定于两种材料流动极限中的较小者及裂纹的长度和相邻两裂纹的间距,此外。

高速扩展平面应力裂纹尖端的各向异性塑性场的补充研究（Ⅰ）

文献［１］的结果对于β≥２的情形不适用，为此，我们用文献［１］和［２］的方法导出了β＝２和β＞２两者的高速扩展平面应力裂纹尖端的各向异性塑性场的一般表达式。

精确预测近平面应变载荷下各向异性行为的屈服准则参数识别策略

随着现代汽车工业对冲压零部件成形精度要求的不断提高,描述商用汽车板材变形行为的模型的精度也必须相应提高。在此背景下,结合当前工业级实验室检测能力,提出一种基于单轴拉伸、等双轴拉伸和近平面应变数据标定先进各向异性屈服准则的参数识别策略。将新提出的校准方法应用于BBC2008屈服准则并与其他几种屈服准则(包括工业界广泛使用的Hill48和Barlat89,以及与BBC2008灵活性相当的Yld2004-18p、Yld2011-27p、Yoshida2013和Poly4*Hosford)进行比较。通过定量评估MP980和SPCE钢以及5182-O和A6XXX-T4铝合金的法平面屈服轨迹、对角线平面剪切屈服轨迹、等双轴和单轴拉伸屈服应力与塑性应变比的预测误差,验证了新参数识别策略的有效性和适用性。结果表明,新方法能够全面提升塑性各向异性方面的描述能力,尤其是对于对角线平面剪切屈服轨迹。不同屈服准则对商用汽车板材各向异性行为的描述能力表现出非常大的差异性。特别地,在使用相同力学性能数据校准屈服准则的前提下,释放指数的潜在调节能力比增加材料参数的数量更加重要。

基于各向异性本构模型的隧道支护控制

为了采用传统的力学模型来描述各向异性条件下隧道的受力特征与变形分布规律,作者基于空间滑动面理论的各向异性弹塑性本构模型,通过C++编程形成动态链接库dll文件,进行了FLAC3D各向异性弹塑性本构关系的二次开发.模拟分析结果表明,在各向异性条件下,隧道锚杆受力呈非对称分布的状态,经破坏区锚杆加长后模拟分析,围岩塑性区明显减小,且锚杆受力趋向均匀.通过胶州湾隧道接线工程现场应用,基于各向异性本构关系的隧道关键区支护控制是可行的.

组合截面柱考虑损伤的弹塑性循环性能分析

提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型 ,并采用 U.L .格式的壳体大挠度双重非线性有限元方法 ,对箱型组合截面柱进行单轴循环荷载作用下的非线性分析 .通过与试验结果对比 ,论证了方法的正确性 ,为深入进行钢结构地震反应分析奠定了基础 .

基于高速冲击异质惯性场的金属各向异性动态力学属性虚场表征法

2024变形铝合金等轻质高强金属板材作为重要结构材料广泛应用于航空航天工业领域,其轧制生产过程引起的塑性各向异性和冲击载荷下表现出的应变率相关性显著影响着板材的变形行为,加大结构部件精确成形和极端工况服役行为准确预测的难度。当前,材料动态力学属性表征主要依赖于经典霍普金森压力杆法,该方法基于均匀变形和一维应力波假设前提,对于宽应变率范围各向异性动态力学属性,存在试验数量大、耦合效应表征难、部分参数难提取等缺点。针对此,提出一种基于高速冲击异形件诱导异质惯性场的金属各向异性-率相关塑性参数虚场同步表征新方法。通过设计开展双缺口异形试件高速冲击虚拟试验,实现试件非均匀应力应变状态调控,获取其惯性加速阶段的异质状态应变场、应变率场及加速度场;基于虚功原理构建动态本构参数识别算法,分析不同边界条件、冲击加载模式等状态条件变量对参数表征精度的影响规律,从单次冲击异质惯性场数据中实现试件动态各向异性-率相关塑性属性多参数一次准确表征,最大程度减少试验数量,简化测试过程,突破常规动态测试方法所受条件限制。

塑性应变比各向异性度与制耳率之间关系探讨

采用成形试验机和万能材料试验机,对DC01、DC06、HC340LA、HC420LA钢进行了制耳试验和室温拉伸试验,获得了其制耳率和不同计算条件下的塑性应变比各向异性度Δr,并分析了Δr与Z的关系。分析结果表明,采用单点法测定塑性应变比r值时,r值与应变的路径特征干扰了试样结果的测定,试样结果间的离散性较大,塑性应变比各向异性度Δr与制耳率Z无对应关系。采用回归方法测定r值时,可以有效消除r值与应变的路径特征的干扰,塑性应变比各向异性度Δr与制耳率Z成比例关系。

结构钢损伤本构关系的研究

回顾了结构钢损伤模型的发展史 ,提出了一种新的本构模型——结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型。该模型采用混合强化准则 ,考虑 Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响。算例分析结果表明本文模型能够客观地反映结构钢在循环荷载作用下的工作性能。

基于虚场法的铝合金各向异性屈服及硬化属性参数同步表征

变形铝合金板材因轻质、高比强和比模量等优点广泛应用于航空航天工业中,其轧制生产过程引起的塑性各向异性可显著影响板材的变形行为,加大零部件成形精度控制和服役行为数值模拟预测的难度。针对目前常规测试方法表征材料各向异性屈服及各向异性塑性硬化属性所需试验数量多、种类复杂、限制条件多的现状,结合全场变形测量和虚场法,通过一种桥型试件的循环拉伸-压缩试验,首次实现2024铝合金板材各向异性屈服与塑性硬化本构参数的同步表征,大幅减少试验数量,简化试验过程。研究表明,采用当前的加载构型,在参数优化目标函数中结合材料0°和90°两个拉伸加载方向的试验数据,并配合多虚场约束,可以在不同参数表征初始猜测值下产生稳定的Hill1948各向异性屈服参数表征结果,保证解的准确性;对于非线性运动硬化模型,采用单材料方向加载和单虚场的目标函数即可获得对应材料方向稳定可靠的非线性运动硬化参数表征结果。研究成果可为铝合金板材成形工艺分析提供理论依据、数据参考和便捷的测试技术支持。

K0固结结构性软黏土的旋转硬化规律研究

从Wheeler等S-CLAY1本构模型出发,在软黏土结构性和塑性各向异性性状前期研究成果的基础上,综合考虑软黏土的塑性各向异性、结构性及其演化规律,将传统本构模型发展为更适用于K0固结结构性软黏土的本构模型。在考虑土体结构性及其演化的基础上,进一步研究土体塑性各向异性及其演化规律,引入旋转极限曲线的概念,通过增加一个表征软黏土各向异性演化速率的参数b,分析旋转硬化对K0固结结构性软黏土受力变形性状的影响,各向异性的初始值则可由常规试验参数获得。选取典型的浙江温州软黏土和Bothkennar软黏土,对比K0固结三轴压缩和三轴拉伸的计算和试验结果,揭示结构性软黏土屈服面旋转硬化的规律,同时对旋转演化速率参数的取值方法和取值范围进行研究。

钢构件考虑损伤的有限元分析

提出了结构钢弹塑性各向异性损伤本构模型 ,该模型采用混合强化准则 ,考虑Bauschinger效应、屈服平台、硬化 (软化 )效应及损伤和损伤演化影响 ,客观地反映了结构钢在循环荷载作用下的工作性能 ;采用U .L .格式的壳体大挠度双重非线性有限元分析方法 ,对箱型组合截面柱进行单轴循环荷载作用下的滞回性能分析 .通过与试验结果对比 。