A Linearized and Unified Yield Criterion of Metals and Its Application

In this paper a linearized and unified yield crierion of metals is presented, which is in a form of a set of linear functions with two pararneters. The parameters are ex- pressed in terms of tension yield stress and so-called “shear-stretch ratio” and can bereadily determined from experimental data. It is shown that in stress space the set of yield functions is a set of polygons with twelve edges located between the Tresca’s hexagon and twin-shear-stress hexagon￣[1]. In this paper the present yield function isused to analyse the prestressiap loose running fit cylinders.

基于ASME BPVC的船舶耐内压方舱强度评估方法研究

[目的]针对船舶耐内压方舱结构性能评估方法尚不明确、舰船通用规范要求并不完全适用的问题,开展适用于船舶耐内压方舱结构的应力分析方法和强度评估衡准研究。[方法]基于弹性力学理论分析ASME BPVC中常用的Mises和Tresca两种屈服准则,根据安全性原则确定Tresca屈服准则为适用于船舶耐内压方舱结构的分析准则;以舱壁板架为基本单元,基于ASME BPVC对船舶耐内压方舱结构进行应力分类,得到4个典型评估位置,即板格中心、板格短边中点、板格长边中点和板格角点;为减少工程计算量,基于应力线性化理论,提出板单元有限元分析的应力分量理论公式和数值计算方法;同时建立板架实体单元有限元模型,对比两种模型下结构强度评估结果。[结果]与实体单元模型准确结果相比,板单元应力分析误差基本在3%左右且板单元结果普遍偏大,结合船、核结构安全保守性评估原则,可认为基于板单元有限元模型和ASME BPVC的船舶耐内压方舱结构强度评估方法满足工程需求。[结论]所做研究可为船舶耐内压方舱结构应力分析和强度评估提供参考,对攻克核动力装置上船面临的技术瓶颈问题具有重要意义。

弹性-脆性-损伤模型及其在岩石局部破坏研究中的应用

在弹性-脆性-损伤本构模型中,采用了由线性的莫尔-库仑剪切屈服函数和非线性的虎克-布朗屈服函数复合后的屈服函数,以适应高压应力条件下岩石变形及破坏规律的研究.为了考虑脆性岩石在应力突然跌落过程中的弹性模量的变化,引入了一个损伤因子,以描述损伤的程度.此外,还考虑了围压对弹性模量的增强作用.对平面应变压缩条件下的矩形岩样的破坏过程进行了计算,并与接近脆性的带拉伸截断的应变软化莫尔-库仑模型的结果进行了对比,发现了它们之间的差异.又对静水压力条件下的平面应变模型开挖圆形巷道之后的破坏区、轻微的剪切及拉伸岩爆区和体积模量的分布进行了计算.研究发现,当考虑围压对弹性模量的影响后,体积模量的高值区位于V形坑的尖端,而V形坑内部的损伤程度随着损伤因子的增加而增加.如果不考虑围压对弹性模量的影响,V形坑尺寸大、较钝.研究结果表明,不同岩石脆性破坏过程中的损伤程度及围压对弹性模量的影响程度不相同是导致V形坑形态差别的原因之一.

由Tresca和双剪应力两轨迹间误差三角形中线确定的屈服方程

在π平面上,取Tresca屈服轨迹与双剪应力屈服轨迹之间误差三角形的几何中线确定新的屈服轨迹,建立了该轨迹在HaighWestergaard应力空间上的应力方程,称此方程为几何中线屈服方程或简称GM屈服准则·证明了单位塑性功率表达式及其对Mises圆的逼近精度·精度分析与算例表明该准则与Mises准则的最大误差不超过2 9%,平均误差仅为0 95%,比MY(平均屈服)准则的逼近精度提高1%,且它是线性的,其轨迹为与Mises屈服轨迹相交的等边非等角十二边形·该准则的单位体积塑性功率表达式也是线性的·

基于环向应力岩爆判据的不同级别岩爆区分布的数值模拟研究

为了避免莫尔-库仑和虎克-布朗屈服准则各自的缺陷,采用C++语言对FLAC进行了二次开发,将它们复合在一起,提出了一种弹-脆-塑性的本构模型。采用徐林生及Russense判据(环向应力与单轴抗压强度之比)作为岩爆判据,研究了在不同围压条件下,圆形洞室开挖之后围岩再次平衡时已发生的各种级别岩爆区的分布规律,对严重、中等及轻微岩爆区的关系进行了讨论。将数值计算结果与现场观测结果之间的差异及共同点进行了定性分析。研究发现,随着围压的增加,围岩中发生各种级别岩爆的单元数不仅增多,而且向围岩深部迁移。

材料强化模型对板料回弹量的影响

基于Lemaitre and Chaboche非线性随动强化理论、等向强化和Mises屈服准则,建立了复杂加载模式下非线性混合强化材料模型的弹塑性应力应变本构关系,并采用Backward Euler切向预测径向返回算法计算应力应变增量.基于ABAQUS开发式程序接口,编写了非线性混合强化材料模型用户子程序.以Numisheet’93板料U型弯曲考题为例,分析了不同材料强化模型对板料回弹量的影响.结果表明,线性随动强化因模拟板料成形后的应力最小而低估了回弹量,各向同性强化因模拟成形后的应力最大而使预测的回弹量偏大.与Numisheet’93实验值的比较可知,对于复杂加载问题,采用非线性混合强化材料模型预测板料回弹量的精度最高.

一个与Mises轨迹覆盖面积相等的线性屈服条件

在π平面上,取Mises屈服轨迹覆盖面积与其相交十二边形覆盖面积相等的方法确定十二边形6个顶点,顶点与内接点连线为新的屈服轨迹,建立该轨迹在HaighWestergaard应力空间上的直线方程,证明了此方程确定的屈服准则为Mises屈服准则的最大程度的线性逼近,其偏差应力矢量模长与Mises准则模长在π平面上平均误差为零;给出了十二边形内接点顶角为159 836°,圆外顶角为140 164°;以及单位体积塑性功率表达式·

筒形件拉深起皱临界厚度的计算

通过对筒形件拉深时法兰变形区应力应变分析 ,利用线性化的Hill厚向异性屈服准则及各向异性理论 ,推导出筒形件拉深起皱的临界厚度的计算公式 。

一种二阶锥线性化方法在上限有限元中的应用研究

对于平面应变条件下岩土稳定性分析,基于线性规划的上限有限元需对常用的摩尔-库仑屈服准则形成的二阶锥约束进行线性化,直接地处理方法是以外接多边形替代锥体投影形成的圆域。为了提高线性化精度往往需直接增加外接多边形边数,从而造成线性规划模型中决策变量包含大量的塑性乘子变量,使计算难度大为增加甚至变得不可行。为此,引入Ben-Tal和Nemirovsky提出的一种二阶锥线性化方法,并将其嵌入到自编的上限有限元程序。经算例分析发现,该法与外接多边形线性化方法所获计算结果相互印证,且其通过适量的增加决策变量和等式约束数目,能保证摩尔-库仑屈服准则线性化精度,同时形成的线性规划规模更小,可望应用于基于线性规划模型的上限有限元中。

软土隧道支护压力与稳定性下限有限元分析

隧道开挖面的支护压力计算和稳定性分析至今尚未有比较成熟和简便的计算方法,本文基于岩土塑性极限分析理论,在分析下限有限元方法中引入非线性Power-Law屈服准则,通过对屈服准则的线性化处理,得到平面应变条件下软土隧道开挖面支护压力计算的下限有限元线性规划模型,编制了相应的Matlab有限元计算程序。计算表明:与极限平衡理论和极限分析上限有限元得到的结果比较,可以说明引入非线性Power-Law屈服准则的塑性极限分析下限有限元对隧道开挖面支护压力的计算和稳定性的分析是适用的。同时,总结了隧道埋深系数、土体重度系数等对隧道开挖面支护压力与稳定性的影响。

GM准则解析受线性荷载简支圆板的极限载荷

用GM(几何中线)屈服准则,对受线性荷载作用下的简支圆板进行塑性极限分析,求得极限载荷的解析解。该解为圆板半径a、切向应力最大点半径r0以及极限弯矩的函数。与Tresca、Mises和TSS(双剪应力)屈服准则预测的极限载荷比较表明,Tresca屈服准则预测极限载荷的下限,TSS屈服准则预测极限载荷的上限,GM准则预测的极限载荷恰居二者中间,并靠近Mises解。圆板半径a与切向应力最大点半径r0的变化关系为r0随着a的增加而增加,满足线性关系,r0分别出现在r0=0.7710a和r0=0.5472a的位置上。

广义双剪应力屈服准则的屈服面研究

利用线性代数的方法,研究广义双剪应力屈服准则的屈服面,及其特例:Tresca屈服面和双剪应力屈服面.

广义双剪应力屈服准则的取值分析

本文在文［１］的基础上，通过对广义双剪应力屈服准则的取值分析，导出根据τｓ／σｓ比值，选择加权系数ｂ和取值公式，以及能够作为Ｍｉｓｅｓ屈服准则线性代替的加权系数ｂ的取值范围。

依赖Tresca和双剪应力屈服函数均值的屈服准则

为使Mises屈服准则线性化 ,在HaighWestergard应力空间 ,将Tresca与双剪应力屈服函数相加并取其平均屈服函数来作为新的屈服准则简称MY(平均屈服 )准则 ,给出了该准则的数学表达式、屈服轨迹与单位体积塑性功率表达式·精度分析与算例表明 :MY准则是一个线性屈服准则 ,其与Mises准则最大误差不超过 3 9% ,平均误差不超过 1 95 % 。

加权三剪应力屈服准则

建立了加权三剪应力屈服准则 ,导出了根据σs/τs 的比值选择权系数b的关系式 ,以及能够线性代替Mises屈服准则的加权系数的取值范围 .

简支圆板在复杂荷载作用下的塑性极限荷载统一解析解

本文采用双剪统一屈服准则对受线性荷载和边缘弯矩联合作用下的简支圆板进行了塑性极限分析,考虑了联合作用的两种形式,分别给出了统一的解析解。得到了极限荷载随不同屈服准则的变化曲线。对于不同的材料,本文均能给出相应的极限荷载。已有的Tresca准则、Von Mises准则、双剪应力准则的解答是文中解答的特例或逼近。本文得到的一系列有规则变化的解析解,可以适用于各种拉压强度相同材料的简支圆板的塑性极限荷载求解。文中统一解大于Tresca单剪理论解,它可以更好地发挥材料的强度潜力,工程应用可以取得明显的经济效益。

线性和均布荷载共同作用下简支圆板的极限荷载

采用统一屈服准则对线性和均布荷载共同作用下的简支圆板进行了塑性极限分析,并考虑了2种荷载形式,分别得出了极限解的表达式。通过变化解中参数值得出一系列不同屈服准则下的解析解和极限荷载随不同屈服准则变化的曲线。所得结果适用于各种拉压强度性质相同的材料,根据不同的材料取不同的参数值,可以得出对应材料的极限荷载。已有的Mises解是该文解的特例,从该文的统一解可知,正确认识材料强度并合理运用屈服准则对发挥材料潜能具有重要的意义,可使工程取得更好的经济效益。

逐段线性加载面等向强化时角点处塑性应力应变关系

特雷斯卡屈服条件在等向强化时的强化函数在文献中讨论较少，本文建议了一个强化函数，它能与特雷斯卡屈服函数相匹配，且有效充分的实验基础。它与夸脱理论相结合，得到了在角点处的塑性增量应力应变关系，在角点上剪应力增量与剪应变增量间是单值确定的。