退火处理对Pt基块体金属玻璃塑性动力学行为的影响

采用退火的热诱导方法向Pt基块体金属玻璃(Pt-BMG)基体内原位引入纳米晶,通过纳米压痕实验,考察了Pt-BMG在铸态和在玻璃转变温度Tg之上(250℃)退火15 min,2 h和6 h的力学性能和塑性动力学行为.研究结果表明,退火时间从15 min增加到6 h时,Pt-BMG的结晶度从34%增加到57%,平均晶粒尺寸从25.6 nm增加到38.3 nm,硬度和折合模量分别从5.66 GPa和133.83 GPa增加到8.65 GPa和182.89 GPa,同时载荷-位移曲线上的锯齿流变行为呈现从可明显观察到不连续的位移突变到比较平滑的变化规律.通过分子动力学模拟进一步证明,随着纳米晶尺寸的增加,剪切转变区的激活与剪切带的成核呈现先促进后抑制、先增加后减小的趋势.这是由于金属玻璃在塑性变形过程中,小尺寸纳米晶会被剪切带所包裹或溶解,促进了金属玻璃塑性变形的形成;而大尺寸纳米晶在承受载荷时,在晶体内部产生了位错和滑移,进一步抑制了剪切带的成核与传播.本文结合纳米压痕实验和分子动力学模拟,从原子尺度上揭示了纳米晶的尺寸影响非晶合金塑性变形的内在机理,为设计理想性能的金属玻璃提供了有效的实验基础与理论支撑.

塑性动力学和动态塑性失稳回顾

首先说明这篇文章不是关于此论题的一般综述，只是一些个人见解，同时介绍了在中国做过的一些工作，最近的综述请参阅 Ｊｏｎｅｓ的文章［１］．

平面框架结构折线型弹塑性动力学非传统Hamilton型增量变分原理

根据古典阴阳互补和现代对偶互补的基本思想,通过罗恩提出的一条简单而统一的新途径,系统地建立了平面框架结构折线型弹塑性动力学的各类非传统Hamilton型变分原理.文中首先给出平面框架结构折线型弹塑性动力学的广义虚功原理的表式,然后从该式出发,不仅能得到平面框架结构折线型弹塑性动力学的虚功原理,而且通过所给出的广义Legendre变换,还能系统地成对导出平面框架结构折线型弹塑性动力学的5类变量分原理的互补泛函,以及1类变量和相空间非传统Hamilton型变分原理的泛函.同时,通过这条新途径还能清楚地阐明这些原理的内在联系.

粘塑性动力学问题的最优控制变分原理与有限元分析

本文运用最优控制变分理论，对Perzyna型粘塑性体，提出了粘塑性动力问题的参数变分原理，并给出了相应的动力有限元方程和参数二次解法．

粘塑性动力学珠最优控制变分原理与有限元分析

本文运用最优控制变分理论，对Ｐｅｒｚｙｍａ型粘塑性体，提出了粘塑性动力问题的参数变分原理，并给出了相应的动力有限元方程和参数二次解法。

单盘转子系统受强动载荷作用的刚-塑性动力学响应

通常转子系统的响应分析是在弹性变形假设下进行的,但当转子受到强动载荷撞击时将产生塑性变形。本文结合转子动力学和塑性动力学,分析了单盘转子受强动载荷作用时的刚-塑性动力学响应。首先,将单盘转子系统简化为中间带质量块的简支梁,给出了在阶跃载荷作用下系统的各阶段响应模式。在此基础上,详细讨论了单盘转子在跨度中点受撞击时的动力学响应完全解,并结合龙格-库塔法得到了单盘转子的瞬态变形。所得结果可为转子系统的动力响应和失效分析提供依据。

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。

地球多体系统弹塑性动力学模型

围绕地球多体系统开展了弹塑性动力学模型研究,主要内容有地球多体系统圈层块体上的等效惯性力系;地球多体系统圈层块体的广义惯性力;用偏速度和偏角速度表示地球多体系统的等效惯性力系和用偏速度和偏角速度分量表示地球多体系统的广义惯性力;为地球多体系统动力学模型研究提供理论基础.

复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲研究

对复杂载荷作用下圆柱壳的弹塑性动力屈曲问题进行了研究。基于Hamilton变分原理导出圆柱壳的运动方程 ,本构关系采用增量理论 ,借助增量数值算法求解动力方程组。结果表明 ,均匀径向外压对圆柱壳的轴向冲击的过程或冲击性态有较大的影响 ,并讨论了径向压力与轴向冲击载荷的幅值对结构临界动力屈曲载荷和临界动力失效载荷的影响。

分析薄板塑性动力响应问题的一种数值方法

对于结构塑性动力响应问题,一般的是先从静态极限分析的完全解出发,假设其速度场,然后根据各种条件进行求解。本文以圆板塑性动力响应问题为例,给出一种不同的求解方法,即联合运用拉普拉斯变换和加权余量法进行分析和求解。先通过拉普拉斯变换将薄板的动力问题转化为静力问题,然后根据弯矩 M 和挠度 w 的边界条件分别假设试函数,再应用加权余量法进行求解。

高速列车端墙的刚塑性动力分析

应用塑性动力学中的Ｈａｍｉｌｔｏｎ型变分原理对高速列车的端墙进行刚塑性动力分析，计算端墙受冲击后的变形过程及吸收的塑性功。为车体抗冲击设计提供理论依据。

防爆箱的非线性瞬态动力响应分析

防爆箱是石油钻采设备安全的保障,采用有限元方法分析防爆箱的防爆性能可以避免爆炸试验的高昂花费并极大地缩减开发周期。计算了爆炸冲击波作用下防爆箱各部分所承受的冲击载荷,考虑材料非线性,基于MSC Nastran SOL400高级非线性分析模块对防爆箱进行瞬态动力响应分析,获得各部分在爆炸冲击下的行为,并分别进行校核。研究结果可以为防爆箱的设计开发、结构优化提供参考。

简支梁弹塑性碰撞响应动态子结构方法

针对简支梁结构弹塑性碰撞响应问题,建立了碰撞子结构模型。基于弹塑性有限元理论和模态综合方法推导出了该碰撞子结构模型在模态坐标下的动力学控制方程,将动态子结构方法推广应用于柔性梁结构的弹塑性碰撞响应研究。采用接触模型考虑碰撞位置局部变形,数值计算表明,该方法可以计算复杂变化的弹塑性碰撞接触力响应,梁上二维动态弹塑性应力场,动态位移场,角位移场和横向振动速度场等动力学变量,还可以描述碰撞激发弹塑性波的传播和塑性铰形成过程这类复杂的瞬态动力学现象。通过对比计算得到的碰撞接触力响应,弹塑性波传播特征和塑性铰形成过程与有限元计算结果和塑性动力学理论,证明了该动态子结构方法研究柔性梁结构弹塑性碰撞动力响应问题的有效性和合理性。

刚性质量对自由梁的塑性次撞击

针对接触和分离对撞击响应的影响,该文基于刚塑性动力学理论和单轴压缩多次弹塑性接触模型,研究了刚性质量水平撞击自由梁的过程。研究结果发现该撞击过程是一个复杂的多次塑性撞击过程,按照撞击力变化形式可以划分为两个撞击区,计算结果表明该两个撞击区的总冲量相当。塑性次撞击造成撞击能量以间歇方式传递,并且大部分撞击能量是由后续次撞击传递给梁的。不断出现的次撞击将迫使移行塑性铰作短暂的往复运动。通过与三维动态有限元方法的比较表明,刚塑性动力学理论可以应用于塑性次撞击问题的研究,并可获得梁撞击响应的主要特征。

“舰艇爆炸毁伤与防护”专题·编者按

在海上军事行动中,舰艇的安全性和抗打击能力是海军整体作战效能的基石。深入开展舰艇爆炸毁伤机理及其防护技术的科学研究,致力于发展前沿的舰艇防护技术体系,不仅是提升舰艇在复杂战争环境下生存能力的迫切需求,更是保持海军战略威慑力,维护国防安全的重要举措,值得高度关注和重视。当前,舰艇爆炸毁伤与防护领域研究的问题主要分为三类:舰艇爆炸载荷特性研究、舰艇毁伤机理研究和舰艇防护技术与装备研究。由于这些问题涉及到爆炸力学、冲击动力学、塑性动力学、断裂动力学、流固耦合动力学、复合材料力学、舰船结构毁伤力学和材料动力学等多个学科,使得舰艇毁伤与防护研究成为一个庞大的兼具学术和工程应用价值的系统工程。

共享存储环境下二维弹塑性流体动力学程序滑移线的并行计算

§1.引言 EPHDC-2D程序是一个计算二维弹塑性流体动力学拉氏程序,其空间离散采用四节点的有限元方法,其时间积分采用显式的中心差分格式.程序分为三大部分:导程序、主体计算和网格重分.主体计算又分为滑移线计算和守恒方程的计算.我们已实现守恒方程的并行计算,(见文[5]),本文总结关于滑移线的并行计算.

用弹塑性有限元模拟双金属复合板轧制

应用大型有限元软件 ANSYS/ L S- DYNA对双金属复合板的轧制过程进行了数值模拟 ,获得了单位轧制压力的分布情况 ,并由此计算出双金属复合板的轧制力。模拟结果证实了应用显式动力学弹塑性有限元法模拟双金属复合板轧制的可行性 ,且计算所得轧制力与实验结果吻合较好。

航空发动机叶片包容模拟试验与数值仿真研究

为研究航空发动机机匣对断裂叶片的包容性,进行了高速飞断平板叶片撞击同心圆筒的试验,并利用MSC．Dytran软件仿真计算了试验过程。经对比,计算结果和试验结果吻合性较好。通过对结构塑性动力学响应和叶片变形过程的分析,指出了叶片断裂时的不同转速对撞击过程及结果的影响。

近场空爆载荷作用下船体板变形估算方法

鉴于目前我国舰船空中爆炸结构响应试验数据的匮乏以及对复杂结构采用理论求得解析解的困难,对船体板结构在空中近场爆炸载荷作用下的破坏估算方法进行研究.根据爆轰波理论及气体膨胀理论计算出空中近场爆炸载荷的形式及其正压作用时间,应用应力波及塑性动力学理论推导船体板结构的变形,得到不同空爆工况下船体板的破口大小及挠度.通过算例进行验证,计算结果与经验值良好吻合.所推导的估算方法应用于舰船结构在空中近场爆炸冲击波作用下产生的毁伤能够满足工程计算精度要求,可作为舰船防护结构的设计依据.

考虑应变率影响的厚壁筒残余应力场分析

本文针对弹塑性拉压循环加卸载条件下，不同的应变率（１０－４－１０－２ｓ－１）变化，对高强钢（ＰＣｒＮｉ３ＭｏＶ）材料的屈服应力、应变硬化参数和反向屈服应力等参量的影响进行了实验研究，提出了便于理论计算的简化弹塑性本构模型，并假设拉屈服应力与压屈服应力的差值不随应变率的不同而发生变化，这一假定与实验结果相符合，且便于工程计算。针对厚壁筒自紧加工工艺的残余应力场分析问题，用本文提出的模型对厚壁筒在四种不同的应变率条件下进行自紧加工时残余应力场的变化及不同的自紧效果进行了详细的分析和比较，并提出了改进工艺过程和提高自紧效果的建设性意见。