理想M-C材料强度评估判据与等效塑性应变

基于理想Mohr-Coulomb(M-C)屈服准则,该文提出了拉伸、压缩和剪切等效应力的概念及其公式,并给出了三个相应的强度评估条件.根据塑性功等效原则,分别导出了与上述等效应力共轭的拉伸、压缩等效塑性应变和等效塑性剪应变,探论了不同的摩擦因数下等效应变的变化特征.与Mises等效应变不同,所得到的M-C等效应变能够反映静水压力的影响,也可退化为简单应力状态.这些等效应力和等效应变概念都具有明确的物理意义,将能够应用于更准确、有效地评估拉、压性能不同材料的强度,对于用简单拉伸、压缩或剪切试验标定复杂应力状态下本构模型参数也具有直接应用价值.

冻融循环作用下黄土累积塑性应变演变规律

为探究黄土路基在冻融循环和交通荷载耦合作用下的累积塑性应变变化规律,选取西宁地区重塑黄土为研究对象,采用GDS双向动三轴测试系统对其进行一系列动三轴试验,研究不同冻融循环次数、围压、动应力幅值以及频率对累积塑性应变的影响规律,并通过引入拟合参数建立考虑多因素的累积塑性应变预测模型。结果表明:累积塑性应变随冻融循环次数的增大而增大,在6次冻融循环后增长速率减缓且趋于稳定;减小动应力幅值和增大围压能显著抑制累积塑性应变的发展;加载初期累积塑性应变随频率变化不明显,随着振次的增加,频率作用凸显,累积塑性应变随着频率的增大而减小;基于试样的累积塑性应变演变规律,分别采用幂指数模型和对数模型进行拟合,发现后者拟合效果好;综合考虑4种因素对累积塑性应变的影响,建立累积塑性应变预测模型,并对试验的实测值与预测值进行对比,验证模型的可行性。研究成果可为季冻区黄土路基永久变形的计算提供理论参考依据。

6061铝合金表面低塑性应变成型及其疲劳改性研究

重点分析了滚压次数、车床转速等低塑性抛光工艺参数对6061铝合金表面性能的影响,3种转速下都可获得较好的疲劳强化效果,300 r/min的转速通过滚压3次可获得最佳的强化效果,900 r/min的转速滚压2次与转速为1500 r/min滚压3次的强化效果较好.结合滚压后的截面显微硬度分布与SEM断口表征分析发现,加工转速为300 r/min滚压次数1次的试样表现为受剪切力引起的断裂,300 r/min滚压2次、3次与加工转速为900 r/min的试样则表现为由多个疲劳源萌生行为;加工转速为1500 r/min的试样,滚压3次后疲劳源萌生于内部.考虑应变率相关的表面低塑性应变将显著改善6061铝合金的疲劳服役性能,为铝合金材料的进一步广泛应用提供新的技术支持.

基于Eshelby夹杂理论高温冻土累积塑性应变修正模型

针对不同黏粒含量的高温冻土,基于Eshelby夹杂理论分析了冰含量与等效变形模量之间的关系,在此基础上引入模量比对现有的Monismith累积塑性应变模型进行修正,得到了一种新的高温冻土累积塑性变形预测模型,并采用室内试验结果进行验证。结果显示:模型数据与试验数据具有较好的吻合度。新提出的修正Monismith累积塑性应变预测模型表征了冰含量与土体变形模量之间的关系,其可以较准确地模拟高温冻土整个动应变过程,并且能够反映组构变化所诱发的高温冻土累积变形特征的不同。

不同区域粉土累积塑性应变预测模型

机场道基在长期服役过程中,不同区域粉土的累积塑性应变发展有显著差异。目前研究中鲜有考虑粉土区域性差异影响,尚未有预测模型能够对不同区域机场的道基粉土进行统一量化和预测。为确定影响粉土累积塑性应变的关键指标,有针对性地预测各区域粉土塑性应变,保证道基的长期服役性能,从华北地区3个不同机场取现场道基粉土,开展了不同区域和不同黏粒含量下粉土的动三轴试验,以揭示了不同条件下粉土累积塑性应变发展规律;通过SPSS灰色关联分析探究了不同区域粉土的矿物成分、颗粒级配、液塑限、最优含水率和最大干密度等指标与其循环荷载下最终累积应变的相关性,确定了黏粒含量为关键评价指标;基于试验结果建立了最终累积塑性应变预测模型。结果表明:不同区域粉土的颗粒级配、液塑限和最大干密度均有显著差异;循环荷载下累积塑性应变也差异显著,且受动应力影响;通过灰色关联分析,确定了以黏粒含量作为评价各地粉土最终累积塑性应变的量化指标;基于不同黏粒含量的动三轴试验结果,建立了考虑区域差异和动应力幅值的最终累积塑性应变预测模型。该预测模型能较好适用于不同区域机场道基粉土,基于当地粉土黏粒含量情况,较为准确地预测其长期服役过程中的累积塑限应变。

金属材料塑性应变比r值的测试

ISO 10113:2006及GB/T 5027—2007规定,对于不均匀塑性应变材料,采用线性拟合回归方法测试塑性应变比,并设定必须通过原点的边界条件。分别采用单点法、过原点线性回归法(设定截距为0)及常规线性回归法(不设定任何边界条件)3种测试方法计算分析了均匀塑性应变材料和不均匀塑性应变材料的r值,并进行比较,探讨了线性回归法设定边界条件的合理性。结果表明:对于均匀塑性应变材料,单点法、过原点线性回归法和常规线性回归法均可准确地分析其r值;对于不均匀塑性应变材料,只能采用常规线性回归法分析其r值,而不能采用单点法和过原点线性回归法分析其r值。

持续动荷载作用下基床粗粒土填料累积塑性应变试验研究

粗粒土填料在重载铁路基床层广泛应用,其受列车动荷载影响明显,研究基床粗粒土在持续动荷载作用下的累积变形有重要意义。通过制作不同含水率的粗粒土试样,对试样开展不同围压、不同动应力幅值的大型动三轴试验,分析试样在持续动荷载作用下轴向累积塑性应变的增长特点。基于安定理论,划分不同条件下试样的动力行为,探讨含水率对粗粒土试样累积塑性应变的影响,得出不同动力行为之间的临界应力表达式。建立塑性蠕变动力行为累积塑性应变预测模型,模型的准确性验证表明:此模型在动荷载重复次数N≥50 000时有较高准确性。试验结果对重载铁路基床层动力稳定性评价有参考价值。

循环荷载下饱和软黏土的累积塑性应变试验研究

通过以交通荷载为背景的饱和重塑软黏土室内不排水动三轴试验,研究了循环荷载作用下饱和重塑软黏土的累积塑性应变发展形态,可分为3种类型:稳定型、破坏型和临界型。根据稳定型累积塑性应变发展曲线特点,提出了饱和软黏土的稳定累积塑性应变方程,并通过试验结果分析了该方程中各拟合参数与动应力幅值、固结围压和静偏应力的变化规律,同时提出了求解无静偏应力条件下软黏土临界动应力的解析方法。通过动三轴试验结果,提出了含动应力幅值、固结围压、静偏应力和循环周次等影响因素的累积塑性应变拟合模型。

A356合金的低周疲劳行为及塑性应变能

采用电解低钛铝合金、工业纯铝与Al-10Ti中间合金,制备了具有不同钛含量的电解加钛A356合金(EA356合金)和熔配加钛A356合金(MA356合金),研究了加钛方式和钛含量对A356合金的应变能密度和低周疲劳性能的影响。结果表明:4种合金均表现为明显的循环硬化行为;具有较高钛含量的E14、M14合金的循环硬化能力高于低钛含量的E10和M10合金;合金的塑性应变能密度受应变幅的影响且具有循环相关性;高应变幅时,塑性应变能较高但随循环周次变化较小;当应变幅较低时,合金的塑性应变能较小但变化较大,特别是塑性较好的E10和M10合金;无论是电解加钛还是熔配加钛,钛含量为0.1%的E10和M10合金的的塑性应变能密度和疲劳寿命均优于钛含量为0.14%的E14和M14合金;合金的疲劳寿命对加钛方式不敏感,在相同钛含量下,两种加钛方式的合金具有相近的低周疲劳寿命。

塑性应变准则在油井出砂预测中的应用

用塑性应变准则建立了油井出砂预测的有限元力学模型 ,岩石的屈服应力准则用Drucker Prager准则。在某油田地层参数下 ,用该模型得到了不同井筒压差所对应井壁附近的塑性应力、应变变化结果 ,用这些结果可预测油井出砂情况。根据临界塑性应变 ,确定了井壁不出砂的临界生产压差 。

岩石塑性应变梯度与Ⅱ类岩石变形行为研究

提出了岩石塑性变形的应变梯度理论,并采用该理论解释了岩石力学界长期争论的关于Ⅱ类岩石变形行为是否存在的问题。文中证明Ⅱ类岩石变形行为是有条件存在的,只要岩石试件的长度L,弹性模量E,峰值后降模量λ及岩石内部长度l 满 足1 - 2 π(1 + Eλ) lE > 0 ,就会出现Ⅱ类变形行为。

铜合金疲劳过程中塑性应变幅的变化

采用自制的平面弯曲疲劳试验装置 ,进行振动频率为 6 0Hz ,应力幅值恒定 ,平均应力为零的疲劳试验 ,得到C110 0P 1 4H纯铜和C2 80 1P 1 4H黄铜疲劳过程中塑性应变幅与循环次数的关系。利用位错增殖和湮灭机制 ,推导出试验合金材料疲劳过程中的塑性应变幅的变化仅由可动位错密度和伯格斯矢量决定 ,而可动位错密度可被描述成疲劳循环数的函数 ,从而建立起了平面弯曲疲劳过程中塑性应变幅与循环次数的理论关系模型。利用该理论关系模型 ,对实验结果进行了回归分析 ,回归结果与实验吻合很好 。

循环荷载下岩石塑性应变演化模型

为了准确评估岩石工程在周期性荷载作用下的长期稳定性和安全性,对岩石的循环疲劳塑性应变理论进行了研究。将岩石在循环荷载下的疲劳损伤变量方程,引入累积塑性应变方程中,通过积分变换,推导出高周和低周疲劳循环条件下岩石轴向塑性应变的演化方程;将塑性应变发展理论模型与前人疲劳试验结果进行了比较。结果表明,该模型较好地反映了岩石的轴向塑性应变演化规律,可直接用于疲劳荷载作用下岩石工程作用机理数值分析中。

循环荷载下级配碎石填料累积塑性应变及破坏规律研究

级配碎石作为重载铁路路基基床的核心填料,在大轴重列车循环荷载作用下的动力稳定性对于整个路基结构的服役性能至关重要。为探究循环荷载作用下级配碎石填料的累积塑性应变演变特征及破坏规律,以不同细粒含量的级配碎石为研究对象,开展一系列不同应力水平下的大型动三轴试验。试验揭示了细粒含量、围压、动应力幅值对该填料累积塑性应变及临界动应力的影响机制,并基于试验结果,提出不同深度级配碎石填料考虑细颗粒含量参数的临界动应力计算公式,明确了式中各参数的物理意义。研究成果有助于预测重载列车动力荷载作用下基床土体的变形,并对评价既有线路开行大轴重列车的适用性提供参考。

考虑塑性应变率梯度的单轴压缩岩样轴向响应

基于剪切应变率梯度格式,采用解析方式研究了岩石材料在单轴压缩条件下的应变软化的结构响应。根据非局部连续介质模型,提出了一维二阶剪切应变率梯度格式。非局部剪切应变率与局部剪切应变率及其二阶梯度有关。将经典塑性理论中的局部剪切应变率替换为非局部剪切应变率,可以直接得到局部剪切应变率的封闭解析解,而不必通过将局部剪切应变对时间求导获得。通过对局部剪切应变率积分,得到了沿剪切带方向的相对剪切速度。试件峰值强度后的端部速度由弹性及塑性两部分构成。前一部分由虎克定律描述;后一部分与相对剪切速度有关。对弹性及塑性两部分速度求和,得到了单轴压缩岩样剪切破坏问题轴向响应的解析式。研究表明:试样高度越大、内部长度越小、剪切软化模量越大及泊松比越小,则岩样的轴向响应倾向于脆性。根据岩样与矿柱的相似性,岩样响应倾向于脆性,意味着矿柱将失去稳定性,发生矿柱岩爆。目前的基于剪切应变率梯度格式的主要优点是简洁。

冲压铝板塑性应变比的在线检测技术

采用X射线衍射法研究一种快速而准确地测定3104冲压铝板塑性应变比r值的技术。根据铝板的织构组分和极图的对称性可以大幅度地减少极图数据的检测量,利用X射线面探测可以快速记录所需织构组分的关键数据,进而计算出正态分布各织构组分的体积分数。利用初始单系滑移模型和{123}〈634〉织构组分体积分数可以快速而准确地计算出3104铝合金板的应变比(r)值,并兼顾到非织构因素的影响。

关于焊接塑性应变的计算与讨论

采用数值模拟的方法计算了平板熔焊对接接头的纵向塑性应变的分布和动态演变过程。就目前学者所提出的焊缝存在的拉伸塑性应变的观点与传统的残余压缩塑性应变理论所存在的分歧,对比了考虑熔化现象和不考虑熔化现象两种情况,分析了焊缝中心和热影响区焊接准稳态时纵向塑性应变的变化规律。结果表明,考虑熔化现象和不考虑熔化现象纵向塑性应变结果基本相同,在焊接加热过程中所产生的压缩塑性应变始终大于冷却过程中所产生的拉伸塑性应变,在考虑熔化现象的情况下,其热影响区也始终处于压缩塑性应变状态,只是在移动热源经过后,其压缩塑性应变值在冷却的过程中有所减小。

冷轧生产工艺对1100铝合金板塑性应变比与杯形件制耳率的影响

采用拉伸试验测定了三种不同冷轧工艺生产的1100铝合金板的塑性应变比，并通过各向异性分布函数对其进行了拟合处理；同时采用晶体取向分布函数（ODF）对其织构进行了检测，最后与拉深试验中的制耳率进行了对比，确定了合理冷轧生产工艺。结果表明：不同工艺生产的板材的拉伸性能表现出不同的各向异性，从而产生不同的制耳，其中尤以塑性应变比对制耳的影响最为明显；当冷轧生产工艺采用（550-580）℃×16h中间退火时，通过改变织构组分及比例降低了板材的各向异性，满足了板材拉深杯形件对制耳率的要求。

金属塑性应变条件下损伤变量的宏细观测量与计算

利用超声波测量技术测定了金属材料的一些基本参量 ,利用这些基本参量和传统意义上的损伤定义 ,从宏观、细观角度导出了不同的损伤变量表示式。它在保持损伤变量定义的一致性基础上 ,使材料的非线性特征与其缺陷建立了一定的联系 ,并可进行定量计算。处理后的试验数据表明 ,损伤变量D均随塑性应变量的增大而增大 ,且用基体应变和空穴体积率表示的细观损伤变量敏感程度最高。文中还利用A .C .

从低分辨织构计算金属板材的塑性应变比

采用反射低分辨改进最大熵三维取向分布函数法(MMEMODF)和级数展开法(简ODF),按照织构多晶体连续力学法(CMTP),遵循Konchendrfer模型,选择非二次型屈服函数来预估多晶体深冲IF钢板的塑性应变比R值。预估结果表明,MMEMODF低分辨织构计算法可以准确测算R值。