THE VOID-SIZE EFFECT ON PLASTIC FLOW LOCALIZATION IN THE GURSON MODEL

Recent studies have shown that the size of microvoids has a significant effect on the void growth rate.The purpose of this paper is to explore whether the void size effect can influence the plastic flow localization in ductile materials.We have used the extended Gurson's dilatational plasticity theory,which accounts for the void size effect,to study the plastic flow localization in porous solids with long cylindrical voids.The localization model of Rice is adopted,in which the material inside the band may display a different response from that outside the band at the incipient plastic flow localization.The present study shows that it has little effect on the shear band angle.

Discussion and prediction on decreasing flow stress scale effect

Based on crystal plasticity theory and surface layer model, relation of flow stress to billet dimension and grain size was built, and rationality of derived relation was verified with tensile tests of different size billets. With derived expressions, relation of decreasing flow stress scale effect to billet dimension, grain size as well as billet shape was discussed and predicted. The results show that flow stress is proportional to billet size; with decrease of grain size, flow stress is less influenced by billet dimension. When both cross section area and grain size are same, flow stress decrease of rectangular section billet or sheet is larger than that of circular section billet.

考虑温度与围压影响的冻结砂土非正交弹塑性本构模型

冻土的受力变形特性受温度与围压的影响显著。为描述温度的影响,通过建立冻土三向拉伸强度与温度的非线性关系,并采用平移变换的方法将其考虑到屈服函数中。为描述围压的影响,通过建立潜在强度衰减因子,并将其引入统一硬化参量中,发展得出了考虑围压影响的硬化参量。最终,基于非正交弹塑性模型框架,在平移变换应力空间内建立了能够考虑温度和围压影响的冻土非正交弹塑性本构模型。模型预测结果与冻结粉砂三轴压缩试验结果的对比表明,所建立模型能够模拟不同温度和围压下冻结砂土应力–应变关系。其不仅能够反映冻土峰值抗剪强度随温度降低而增大的温度效应,还能描述围压增大条件下应力应变曲线由剪胀与软化型逐渐转变为剪缩与硬化型的规律。

基于SHPB技术测试典型金属动态压缩性能的尺寸效应分析

为探究金属材料在SHPB动态测试中的尺寸效应问题,该文选用3种具有典型晶体结构的金属材料2A12铝合金(面心立方,FCC)、45钢(体心立方,BBC)以及TC4钛合金(密排六方,HCP),分别加工成具有相同长径比(0.8)、不同尺寸(Φ10 mm×8 mm,Φ5 mm×4 mm,Φ2 mm×1.6 mm)的圆柱形压缩试样,并采用三组不同杆径的SHPB装置(杆径分别为Φ19 mm、Φ12.7 mm、Φ5 mm)进行动态力学性能测试。结果表明:在金属材料的动态压缩力学性能测试中,所用试样的尺寸在满足一定要求时方可获得其稳定的塑性流动应力,对于绝大多数金属建议采用直径大于5 mm的试样进行测试;采用微型SHPB装置配合小尺寸试样所测得材料的塑性流动应力偏低;对应变率敏感的材料,其尺寸效应也更为显著;被测试样的塑性流动应力或与试样的应力三轴度(即一维应力程度)相关。该文意在分析SHPB测试中的尺寸问题以期对相关学者和工程技术人员准确地获取金属材料的动态实验数据提供参考。

高流塑性软土地基土工池基坑支护方案经济性分析

随着城市化进程推进,基坑工程在复杂地质条件施工难度较大,高流塑性软土地基上基坑支护问题备受关注。本文研究不同支护方案对造价、施工效率、安全性及环境等方面的综合影响,为工程实践提供经济合理的支护方案。通过对适用于高流塑性软土地基基坑支护方案进行深入经济性分析,包括成本分析、效益分析和综合经济性评价,验证理论分析实用性,得出各支护方案经济性排序,为类似工程提供参考。

综放沿空巷道底板受力变形分析及底鼓力学原理

在分析了综放沿空巷道底板力学环境的基础上，建立了底板力学模型，计算了巷道、窄煤柱、高支承压力区底板岩层的相对位移。提出综放沿空巷道底鼓成因主要有以下3个方面：一是巷道底板一定深度的岩层在等效载荷的作用下产生拉应变而破坏；二是由于巷道底板岩层的破坏降低了高支承压力区底板岩体围压，导致这部分岩体在其形变势能释放过程中破坏而产生向巷道内的塑性流动；三是实煤体帮的下沉。并简要分析了煤柱宽度对底鼓的影响。

土石坝高塑性区的作用及控制条件

在讨论粘土心 (斜 )墙与混凝土防渗墙连接方法的基础上 ,着重从机理分析、模型试验和工程实践经验等方面 ,探讨了土石坝高塑性区的作用、原理及其控制条件 (设计指标、施工方法 )

流动应力下降尺度效应的数值模拟

采用率相关晶体塑性本构关系及弹塑性大变形增量有限元方法,通过在晶粒尺寸相同条件下模拟不同尺寸微型铜圆柱体镦粗实验,对流动应力下降尺度效应现象进行了数值模拟研究,获得了与实验及表面层模型较为一致的结果.结果表明,随着坯料尺寸的减小,流动应力逐渐下降;晶体塑性理论能够解释并描述流动应力下降尺度效应现象,并在一定程度上对流动应力下降幅度做出预测.

一、二维弹塑性流体动力学数值计算的高精度新自由面格式

提出了适用于Ｘ射线或电子束辐照、爆炸和高速碰撞等问题的一、二维弹塑性流体动力学数值模拟计算的一种新自由面格式。对于Ｘ射线及电子束辐照材料与结构的热—力学效应的数值计算结果表明，该新自由面格式明显优于目前一直沿用的Ｒｉｃｈｔｍｙｅｒ格式。从理论上证明了该新自由面格式具有三阶精度。

7022铝合金FSJ连接区减薄机理分析

针对10mm厚的7022铝合金进行了FSJ连接实验,并利用工具显微镜对连接区横截面形貌进行分析研究。结果表明,前进侧的连接区塑化金属在搅拌针表面的挤压作用下瞬时针方向流入空腔,后进侧的连接区塑化金属在搅拌针表面的挤压作用下逆时针方向流入空腔。轴肩摩擦软化的塑化金属在搅拌头高速旋转下,形成涡旋流动并在轴肩下压力作用下流入空腔;随着搅拌针的高速旋转,空腔内的塑化金属向四周挤压,致使母材发生塑性变形,同时将底部部分塑化金属挤压到母材上表面,且在轴肩下压力作用下,挤压到轴肩外围形成"飞边";由于涡旋流动,致使连接区中间部位的金属层下凹,形成连接区表面中间部位凹陷。造成了连接区"减薄效应"现象发生。"填充式间接挤压-涡旋流动"模型能准确表达连接区金属塑性流动和减薄形成过程。

弹-塑性流体动力学数值模拟计算的一种新自由面格式

提出了适用于电子束或X射线辐照、爆炸和高速碰撞等问题的弹-塑性流体动力学数值模拟计算的一种新自由面格式。一些数值模拟计算的结果表明,所给出的新自由面格式明显优于目前一直沿用的Richtmyer格式。

脆塑性岩石破坏后区应力跌落效应数值模拟

采用三轴试验和数值模拟研究了岩石类脆塑性材料的应力跌落效应,并用塑性流动因子λ来描述应力跌落效应。为简化计算,给出了一种应力陡降过程中伴随的非零应变增量的工程近似处理方法,基于此针对性地编制了处理脆塑性材料应力跌落的有限元分析程序代码。数值模拟结果验证了塑性流动因子λ以及该近似处理方法的有效性。

COMP．B复合炸药动态力学性能和塑性流动本构关系的研究

利用自制的含能材料动态变温三轴压缩实验装置，采用准静态应变速率（１０－４／ｓ）和中等应变速率（３／ｓ），对国产复合炸药Ｃｏｍｐ．Ｂ进行了三轴压缩实验．测试了Ｃｏｍｐ．Ｂ在不同温度、不同应变速率条件下的杨氏模量Ｅ，泊松比ν和屈服强度Ｙ．实验结果表明，Ｃｏｍｐ．Ｂ具有明显的应变率相关和热软化效应．基于热激活模型，作了适当的改进，根据实验数据建立了含能材料塑性流动模型，分析表明该模型能合理地描述率相关材料的塑性流动，同时考虑了应变率和温度对塑性流动的影响．

微电子材料在微塑成形中的尺度效应

微电子材料在微机电系统（MEMS）的发展中越来越受到青睐，但是其工艺加工的不足限制了实际应用的步伐。微塑性成形可以成形微电子器件，由于其尺寸微型化，在微塑性成形中存在一个不可避免的“尺度效应”问题，尺度效应表现在材料的流动行为、成形中摩擦效应和实验结果的分散性上。在介绍尺度效应的基础上对其进行了分类，给出了判断标准，并从流动应力、晶粒尺度、摩擦效应和温度效应等方面综述了尺度效应对微塑性成形的影响。由于基于连续介质的传统塑性力学理论无法解释微塑性成形过程中的尺度效应，因此引入了非均匀介质的塑性应变梯度理论并进行了探讨，最后指出了尺度效应的研究发展方向，从而促进微电子材料的开发应用。

圆钢管混凝土轴心受压构件徐变分析的比较

在对钢管混凝土构件徐变研究进行回顾的基础上,应用考虑多轴受压状态下的混凝土徐变理论建立圆钢管混凝土轴心受压构件徐变模型,分别采用继效流动理论和龄期调整有效模量法对构件的徐变进行分析,通过迭代计算得到基于2种理论方法的圆钢管混凝土轴心受压构件的徐变,并与试验所得的回归公式计算结果进行比较。通过对比,指出了2种理论的差异性。结果表明:在钢管混凝土轴心受压构件的徐变计算中,继效流动理论具有较高的精度。

黄铜薄板单向拉伸第Ⅱ类尺寸效应

以黄铜薄板为研究对象,通过对不同厚度、不同宽度试样的单向拉伸,研究厚度和宽度变化对薄板单向拉伸过程应力和塑性性能的影响。实验结果表明,厚度变化对应力的影响十分显著。当厚度小于10倍左右内禀尺寸,薄板变形不均匀性加剧,不断增大的几何必需位错加强了薄板的硬化,流动应力随厚度的减小而增大,表现出明显的第Ⅱ类尺寸效应。但是当应变增大到0.013以后,几何必需位错所占比例不断减小,其对材料的硬化作用明显减弱。此外,随着厚度的减小,薄板的断裂机制由韧窝微孔聚集断裂转变为沿晶断裂,板料的塑性性能持续下降。拉伸试样宽度减小使流动应力略微下降,但对塑性性能影响不大。

考虑煤岩体成拱效应的工作面区段煤柱合理尺寸研究

为研究综采工作面面间煤柱留设宽度及加固范围,以陕西铜川玉华煤矿一采区为工程背景,首先建立采空区上覆岩土体自重荷载向煤柱传递的传力拱模型,通过求解传力拱模型,对采空区上覆岩土体荷载向煤柱的传递机理进行分析研究。再结合极限平衡理论与刚塑性理论,给出煤柱最小留设宽度与煤帮加固范围计算式。进一步对传力拱影响范围的各参数进行分析,结果表明:当开采宽度小于临界值,煤柱留设宽度随工作面埋深、工作面倾向长度增大而增大,随顶板材料黏聚力、内摩擦角的增大而减小;开采宽度超过临界值时,作用在煤柱上的荷载发生绕流现象。最后根据研究结果进行工程验证,巷道表面位移观测结果说明所设计的煤柱尺寸合理可靠。研究结果对类似开采条件下的区段煤柱宽度确定具有参考意义。

力学参数关联的非均质煤和瓦斯流动耦合模型

为了更科学模拟非均质煤储层,引入弹性模量无量纲因数、单轴抗压强度无量纲因数和抗拉强度无量纲因数及拉弹因数比5个参数,以弹性模量为基准,建立了考虑抗拉强度、抗压强度和弹性模量之间关联性的非均质煤储层数值模拟模型。将煤视作理想弹塑性体,基于煤弹塑性变形理论和煤内瓦斯流动理论,建立了考虑力学参数关联的非均质煤变形和瓦斯流动耦合数学模型。利用建立的模型模拟了辽宁某瓦斯抽放试井瓦斯抽放过程,结果表明材料非均质和有效应力变化,使得煤岩局部破坏,透气系数显著增大,在弹性区,由于有效应力的作用,透气系数减小,该模型相比于以往模型能更合理地考虑煤的力学非均质特性。

1050铝合金箔材微拉深成形工艺试验研究

微成形工艺是高质、高效、低成本的有效微细加工手段。以50μm厚的1050为试验合金,利用电子万能实验机和扫描电子显微镜等,研究了不同退火工艺和压边力对拉深力、拉深比、制耳和起皱的影响规律。结果表明,聚乙烯薄膜润滑,拉伸速度为0.05 mm/s、拉深比2.1时,顺利成形出质量良好、内径为1 mm的微小杯形件;增加压边力,有助于抑制起皱的发生,但增加了破裂的倾向;退火处理能够增加拉深比、降低成形力和减弱凸耳缺陷。

AZ31镁合金电塑性流动应力模型

材料流动应力模型是金属成形数值模拟的重要参数之一。基于温度为373～433K、应变速率为1/300～1/75s-1、通电电压为60～100V和通电频率为120～200Hz的条件,对AZ31镁合金的流动应力变化规律进行了单向拉伸试验研究。通过对Fields-Backofen的本构方程进行修正,引入充电电压和通电频率2个电参数,建立了镁合金的电塑性流动应力模型。结果表明:修正后的模型计算结果能很好地模拟AZ31镁合金的电塑性加工流动应力的变化规律。