双线性强化隧道和桩孔三剪弹塑性解

将隧道和桩孔简化为厚壁圆筒,基于三剪强度准则和双线性强化模型,考虑材料的应变强化和中间主应力效应,推导了厚壁圆筒在均匀内外压作用下的弹塑性极限解,并给出恒定外压条件下塑性区半径与内压的关系式,分析了强化模量系数、半径比、中间主应力与材料强度拉压异性对厚壁圆筒弹塑性极限解的影响规律。研究结果表明:所得弹塑性极限解克服了Tresca屈服准则与Mises屈服准则未考虑拉压异性,Tresca屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则未考虑中间主应力与双剪强度理论极限解存在滑移面突变现象的不足;弹塑性极限解均随半径比与中间主应力影响系数的增大而增大,随拉压强度比的增大而减小,外压对极限内压的影响程度随着拉压强度比的增大而减小;当强化模量系数为0.1、半径比为2时,考虑强化效应的塑性极限内压比不考虑时相对增大10%以上,随着半径比增大到4,塑性极限内压比不考虑强化效应时相对增大38%以上,强化效应影响更加明显,故对于存在应变强化效应的材料,采用双线性强化模型的分析结果更接近工程实际;当不考虑中间主应力与应变强化时,土体的极限扩孔压力弹塑性极限解与Vesic解相差在0.02%以内,当考虑了土体的中间主应力和应变强化效应后,塑性区半径与内半径比为10时,弹塑性极限解分别是Vesic解的1.06、1.81倍,因此,基于Vesic解的极限扩孔压力过于保守。

基于线性强化模型的双层厚壁圆筒极限内压统一解

基于双剪统一强度理论与双线性强化模型,考虑材料拉压强度的不同及中间主应力效应的影响,推导了均匀内压作用下双层厚壁圆筒的弹、塑性极限内压解,分析了强化模量系数、拉压强度比、统一强度理论参数、内外半径比及分层半径对弹、塑性极限内压统一解的影响。结果表明:随着外径与内径之比的增大,弹、塑性极限内压增加,随着统一强度理论参数的增大,其值增加,随着拉压强度比的增大,其值减小;弹性极限内压与强化模量系数的取值无关,塑性极限内压随着强化模量系数的增大而增加;内外筒的分层半径对弹性极限内压有显著影响,而对塑性极限内压的影响较小。工程应用中,应选择较为合理的壁厚,使其在安全的基础上承受更大的内力;应充分考虑材料中间主应力及拉压强度比的影响,更准确的计算其受力情况,充分发挥材料的潜能。

基于统一强度理论的自紧身管残余应力分析

基于统一强度理论,考虑材料拉压异性和鲍辛格效应的影响,采用双线性强化材料模型对身管进行自紧分析,推导了身管加载应力、卸载应力、残余应力及工作应力的解析解,得到了弹塑性交界面半径、反向屈服半径的计算公式,提出了最佳自紧度和自紧压力的计算方法,通过与实验数据进行对比,验证了本文理论解的正确性,分析了材料拉压强度比、中间应力系数等参数对身管残余应力、弹塑性交界面半径、反向屈服半径和最佳自紧压力的影响。结果表明,反向屈服半径、弹塑性交界面半径、弹塑性交界面处残余应力与材料拉压强度比成正比,与中间应力系数成反比;最佳自紧压力与材料拉压强度比成反比,与中间应力系数成正比。

基于ANSYS的结构非线性仿真分析与设计

讨论了金属材料受载时弹——塑性非线性变形理论和曲线,将材料的真实应力——应变曲线简化为双线性强化弹塑性曲线,并对曲线参数进行了计算。以压缩机底座为例,提出非线性材料零件的建模、分析、设计的方法,并对此模型的压缩机底座结构参数进行设计。

动态柱形空穴膨胀模型及其在侵彻问题中的应用(英文)

对双线性应变强化材料的动态柱形空穴膨胀模型及其在侵彻问题中的应用进行了研究。通过采用相似变换求解塑性区控制方程,获得了动态柱形空穴膨胀中的弹塑性界面速度、径向应力分布、空穴表面应力的解。基于柱形空穴模型,推导了侵彻方程,并将其得到的预测结果与侵彻实验数据进行了比较。结果表明,模型的理论解与现有数据吻合得很好。结果还显示了材料的可压缩性和塑性强化模量对柱形空穴膨胀以及侵彻阻力的影响。

基于三剪统一强度准则的厚壁圆筒自增强分析

基于三剪统一强度准则,考虑材料应变强化效应、包辛格效应、拉压异性及中间主应力的影响,采用双线性强化材料模型对厚壁圆筒进行自增强分析,得到了厚壁圆筒加载应力、残余应力和工作应力的解析解,提出了最佳自增强压力的计算方法,探讨了拉压比、强度准则变化参数的影响,比较了自增强处理和非自增强处理及双线性强化模型和理想弹塑性模型厚壁圆筒的应力分布差异。研究结果表明:厚壁圆筒的最佳自增强压力随半径比和强度准则参数的增大而增大;工作时的最大等效应力随半径比和强度理论参数的增大而减小,随拉压比的增大而增大;自增强等效应力的最大值在弹塑性分界面处,且应力沿壁厚的分布较均匀;与理想弹塑性模型相比,双线性强化模型所对应的弹塑性分界面半径和残余应力较小,且随着自增强压力的增大,两种模型的差值越来越大;等效应力随半径比的变化规律可为厚壁圆筒选择合理的壁厚提供一定的参考;自增强技术可改善厚壁圆筒工作时的实际应力分布,提高其极限承载能力。

基于等效试验的蠕变-热疲劳寿命预测方法

以往的蠕变疲劳寿命预测方法主要是针对蠕变-热机械疲劳提出的,一般不能很好应用于蠕变-热疲劳。由于蠕变-热疲劳试验周期很长,故寿命预测所需的失效数据难以得到。考虑材料的双线性随动强化和蠕变特性,深入研究了蠕变-热疲劳过程中应力和应变的规律。据此,提出把蠕变-热疲劳等效为恒定应力幅和平均应力的热-机械疲劳的寿命预测方法。由于热机械疲劳试验不需保温时间,所需的试验装置简单、效率高,因此该方法有较好的应用前景。

材料本构关系模型选择对钢板冷弯成型模拟的影响

利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了不同材料本构关系模型对钢板成型时圆角处应力、应变及回弹的影响。结果表明,材料本构关系模型的选择对钢板冷弯成型模拟时圆角部位的应力和应变影响较小,模拟时不用严格区分;材料本构关系模型的选择对钢板冷弯成型模拟时回弹结果影响较大,采用双线性随动强化模型模拟比使用双线性等向强化模型所获得的回弹结果更接近于真实值。