AZ31镁合金晶体塑性行为与细观非均匀变形的数值模拟

同时考虑滑移与孪生变形机制,在晶体塑性理论基础上建立镁合金晶体本构关系,分别提出滑移与孪生变形的硬化函数,并考虑滑移与孪生变形间的交互作用;结合Voronoi多晶集合体代表性体积单元(RVE),对AZ31镁合金材料在单轴加载情形下进行数值模拟实验及细观分析。比较模拟结果与实验数据表明:采用晶体塑性本构关系及硬化函数能够合理预测镁合金宏观屈服行为、硬化演化与多晶织构演化,并可合理估计多晶体内的晶粒取向不均匀转动及晶粒内产生孪晶的体积分数分布。结果表明:镁合金宏观塑性行为取决于各滑移系与孪生系竞争启动的结果;拉伸孪生变形是引起多晶体形成强基面织构的主要原因;孪生变形导致晶粒取向转动与孪晶体积分数在多晶体内的分布极不均匀。

纯铜后继屈服面的测试与晶体塑性模型模拟

通过纯铜薄壁圆管试样的实测和晶体塑性模拟,用单试样法和多试样法对分别经历拉伸、扭转和组合拉扭变形的试样后继屈服面进行研究.考虑预变形方式、测点数目、测试顺序和指定平移应变等不同条件,对后继屈服面测定结果差异及屈服面内凹现象进行探讨.在此基础上,比较了单试样和多试样两种方法的合理性与有效性.数值模拟采用能反映Bauschinger效应的晶体塑性模型,试样有限元模型每个单元的晶体取向均随机生成,能反映多晶材料变形特征.模拟试验加载过程与真实试验一致.研究表明:(1)采用本文方法可再现真实试验过程,模拟后继屈服面测试展示的现象与实测相近,证实了方法的有效性和合理性;(2)模拟测试与实测均发现,薄壁圆管组合拉扭加载测得的后继屈服面可能出现内凹,单试样法测得屈服面的内凹现象尤为显著;(3)若试验材料的材质比较一致,用多试样法测试后继屈服比用单试样法更合理.

纯铜圆棒缺口试件拉压循环下的疲劳寿命分析

对纯铜光滑试件和缺口试件的疲劳寿命规律差异进行探讨。通过光滑试件和缺口试件的循环疲劳试验和缺口试件的局部循环弹塑性应力应变响应分析,结合数值模拟与实验,比较了现有寿命预测方法对缺口试件寿命预测结果的差异。研究结果表明:传统的等应变幅等寿命的概念对于缺口试件的疲劳评估是不合理的;局部应力应变法用于大缺口试件的寿命预测结果可得到基本合理的结果;但对小缺口试件估测寿命结果不合理;应力梯度法对缺口试件寿命估测结果较局部应力应变法合理,因此可认为应力梯度是影响光滑和缺口试件疲劳寿命差异的重要因素。

舌侧矫治技术整体内收下前牙的三维有限元分析

背景:舌侧矫治技术是目前最能兼顾美观及高效等优点的隐形矫治技术,但其在前牙较大范围内收的过程中,前牙转矩的控制较难,对此学者们进行了较多力学研究,但多针对上颌牙列,对下前牙整体内收的力学特征的研究相对较少。目的:分析舌侧矫治技术滑动法整体内收下前牙时牙移动的生物力学特征。方法:利用志愿者的CT扫描数据及舌侧托槽等实体数据,通过一系列专用软件的运行,建立包含下颌骨、牙周膜、牙列(拔除左右第1双尖牙)、舌侧托槽、有牵引钩(位于侧切牙与尖牙之间,距离弓丝平面11 mm)的舌侧弓丝等的整体下颌三维有限元模型,利用此模型,在前牙区舌侧牵引钩和第1磨牙舌侧牵引钩间(距离弓丝平面2 mm)加力1.5 N整体内收下颌前牙,初步分析加载条件下前牙位移趋势和牙周膜应力分布特征。结果与结论:建立了舌侧矫治技术整体内收下前牙的整体三维有限元模型,该模型几何相似性强,临床模拟度较高。加力后,切牙牙冠均有舌侧倾斜并伸长移动趋势,侧切牙更明显。尖牙则颊倾并近中倾斜及压低移动趋势。牙周膜的应力分布与牙齿的位移趋势相适应。故舌侧矫治技术前牙区较长牵引钩整体内收下前牙时,切牙仍呈舌倾移动趋势,尖牙无远中倾斜趋势。可见舌侧矫治技术整体内收下前牙时,前牙更易舌倾,长牵引钩有利于尖牙的整体移动,对切牙的垂直向控制不利。

氢对30CrMnSiNi2A扭转破坏及扭转疲劳的影响研究

对30CrMnSiNi2A薄壁圆管试样进行不同时长的电化学充氢,通过单调扭转和不同恒应变幅循环扭转试验,研究氢对该材料的抗扭转破坏和抗扭疲劳破坏能力的影响。试验测得了不同充氢条件下30CrMnSiNi2A钢的剪切断裂应变和5个恒应变幅扭转循环下的疲劳寿命。结果表明:不同充氢降低了材料的抗剪强度和断裂应变,氢浓度越高下降越严重;氢浓度的增加可使材料由韧性剪切破坏转变为脆性拉伸破坏;氢浓度越高,对降低材料的扭转疲劳寿命并改变破坏方式的作用越大;相同的充氢条件下,应变幅越大氢致疲劳破坏的影响也越大。

基于晶体塑性不均匀变形分析的Q235钢疲劳寿命规律预测

结合试验和有限元多晶晶体塑性计算模拟,研究循环载荷下Q235钢非均质性和不均匀变形对疲劳的影响,探讨疲劳寿命预测方法。完成Q235钢材料试样一系列对称循环下的低周疲劳试验,采用反映细观随机生成多晶结构的VORONOI多晶“代表性单元”(RVE)模型进行材料疲劳循环模拟。材料循环塑性特性用晶体塑性模型来描述,通过数值模拟对循环加载中材料晶粒尺度不均匀局部应变(最大主应变和轴向应变)的计算和统计分析,得到以下结果:应变统计标准差随循环不断增长,并存在极限;不同应变幅循环下对应的极限值相近;用该极限值作评判材料疲劳破坏的指标参量,借助多晶RVE晶体塑性循环模拟,可预测材料应变疲劳寿命曲线(现有方法必须通过系列试验才能获得);无论按BCC或FCC晶体晶格进行计算,对材料疲劳寿命规律的预测结果基本相同。

AZ31镁合金晶粒大小对变形孪晶形核与长大影响的统计分析

为了揭示晶粒大小与孪晶形核数量、孪晶厚度以及孪晶交叉等微观结构的相关性,开展了应变量分别为1%、3%、5%、7%和10%的挤压态镁合金AZ31压缩加载试验研究及其微结构统计分析。力学试验结果表明,孪生变形使压缩应力-应变曲线呈现出明显的S形特征。微观结构统计分析表明,晶粒大小、孪晶厚度等微观结构分布基本符合高斯概率分布特征;晶粒大小对孪晶长大的影响较小;孪晶形核数随着应变的增加而增加,且在不同应变量下,孪晶形核数随晶粒大小的增加也出现递增现象,但不存在绝对的对应关系;然而晶粒单位面积的形核数随晶粒面积的增加而呈现递减现象;大晶粒相对容易发生孪晶交叉现象,且孪晶交叉的出现在一定程度上阻碍了孪晶的长大。

低温条件下现场预制砼箱梁的质量控制

根据西安铁路枢纽北环线三郎村渭河特大桥砼箱梁冬季施工实例,详细介绍了低温条件下现场预制砼箱梁的配制、原材料控制及蒸汽养护等各个环节的质量控制,可供类似工程借鉴。

考虑应力三轴度的循环塑性数值分析

应力三轴度为静水应力与Mises等效应力的比值。静水应力导致体积变化,Mises等效应力反应形状改变。应力三轴度作为描述应力状态的参数,同时反映了体积变化和形状改变。以往循环塑性的研究对应力状态的考虑非常少,本文利用有限元软件ABAQUS提供的Chaboche组合硬化模型进行数值加载模拟,材料选用工业纯铜(T2),利用袁确定材料参数的方法确定参数值,并和试验结果对比分析确定参数的合理性;然后对不同应力三维度下的体胞模型进行有限元计算,分析应力三轴度对循环塑性的影响,得到影响的具体结论。

多组合混杂纤维改性再生混凝土循环受压性能试验

为研究多组合混杂纤维对再生混凝土(HFRAC)循环受压性能的影响规律,对84个试件进行单调受压试验和单调循环受压试验,分析了钢-碳纤维(SF-CF)、钢-玻璃纤维(SF-GF)、钢-聚丙烯纤维(SF-PF)和钢-聚乙烯醇纤维(SF-PVA)4种纤维组合和纤维体积掺量对循环受压性能的影响。结果表明:与普通再生混凝土相比,HFRAC的破坏形态为延性破坏;各组HFRAC试件在循环受压下的应力-应变曲线包络线与单调受压应力-应变曲线近似一致;与钢纤维再生混凝土相比,SF-GF混杂纤维和SF-PVA混杂纤维对塑性应变累积的抑制效果更好;掺入弹性模量较大的SF-CF混杂纤维对再生混凝土刚度退化率的增加和滞回耗能能力提高有显著作用,掺入1.0vol%SF+0.5vol%CF时再生混凝土的刚度退化率增加了43.4%。最后,在试验结果的基础上,建立了HFRAC单轴循环受压应力-应变关系全曲线方程,计算结果与试验结果吻合良好。

对称拉压循环对HRB400E钢弹塑性行为影响的试验研究

对HRB400E钢在单向拉伸、拉压循环和循环后拉伸载荷作用下的力学行为进行了试验研究,采用0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%和1%八种对称应变幅对HRB400E薄壁圆管试件施加100周次拉压循环载荷,循环后施加单轴拉伸载荷直至试件断裂。试验数据分析表明,循环加载过程中HRB400E钢前10周应力应变曲线曲率明显变小,峰值应力明显下降,呈现循环软化特性,随着应变循环幅值的增大,循环滞回曲线稳定所需循环周次逐渐减小。HRB400E钢在不同应变幅循环后的拉伸弹性模量均出现下降,下降幅度约为3%~8%,屈服应力会随着预循环应变幅的增大而增大,随着预循环应变幅增大材料的硬化效应有所减弱。与单轴拉伸相比,循环后拉伸的强度极限和断裂应变无明显变化,塑性变形能力没有明显下降,破坏为典型的塑性剪切断裂模式,薄壁圆管试件断口中的断裂纤维区和剪切唇区位于接近管壁处,断面径向中部的断裂扩展区中,在大韧窝周围存在多个较小韧窝。