波形钢腹板的弹性局部剪切屈曲强度

波形钢腹板的弹性局部剪切屈曲强度虽然已有明确的计算公式,但公式只适用于平子板宽度与斜子板宽度相近时,当两者相差较大时其适用性较差。结合理论分析和数值模拟,研究不同尺寸波形钢腹板的弹性局部屈曲,分析了现有计算公式用于计算弹性局部屈曲强度时的局限性,揭示子板窄宽比对屈曲强度的影响。通过量化分析,对现有计算公式进行了合理修正,提出了适用范围更广的波形钢腹板的弹性局部屈曲强度计算公式,经过算例验证公式精度较高。

局部剪切破坏模式下的无重地基承载力

局部剪切破坏是一种常见的地基破坏模式,该破坏模式下的地基承载力理论计算方法尚不完善,对无重地基局部剪切破坏的极限承载力理论进行了研究。首先从破坏时破裂面延伸位置的角度完善了浅基础3种破坏模式的划分标准。对于局部剪切破坏,土体强度并未完全发挥出来,潜在破坏区处于非极限状态,所以将土体强度逐渐发挥的概念引入地基承载力中,通过适当的假设,建立了局部剪切破坏模式下无重介质地基承载力的理论计算方法,并与已有的经典成果进行比较分析,印证了该方法的合理性。研究成果为解决局部剪切破坏模式下地基承载力的计算提供了理论参考。

局部剪切破坏模式下地基极限承载力的研究

基于土的极限平衡理论 ,探讨了局部剪切破坏模式下地基极限承载力的计算方法 。

钛合金绝热剪切带的局部剪切应变估算的新方法

提出了利用梯度塑性理论计算Ti-6Al-4V绝热剪切带的局部剪切应变新方法。绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变依赖于临界塑性剪切应变、试样的标定长度、绝热剪切带总厚度、绝热剪切带的平均塑性剪切应变。计算表明，随着绝热剪切带总厚度的增加，绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变以非线性方式下降。当绝热剪切带总厚度的取值接近1mm时，尽管确定临界塑性剪切应变的方法不同，但是，绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值差别很小。当绝热剪切带总厚度取值在0．335～1mm之间时，绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值位于Liao及Duffy（1998）实验结果的下限（75％）和上限（350％）之间。

液化诱发剪切应变局部化的近场动力学模拟

在含有低渗透性土层的可液化地基中,液化引起的超静孔压累积和重分布可能导致孔隙水集中至低渗透性土层底局部区域,从而引发剪切应变局部化和延迟破坏现象。引入一种正则化技术——非局部近场动力学(peridynamics,简称PD)理论来模拟此类现象,以克服采用经典有限元方法(finite element method,简称FEM)模拟应变局部化时通常具有的网格依赖性问题。计算模型采用PD和FEM分别模拟固相和流体相,并使用砂土液化大变形本构模型(CycLiq)模拟可液化砂土。在验证了所提出方法的有效性后,使用多种不同离散密度的计算模型,分析了具有低渗透性夹层的一维倾斜场地的地震响应。从理论和数值上,说明了所提出的方法在模拟液化引起的剪切应变局部化时,可以消除网格依赖性。同时参数分析表明,相同条件下,低渗透性夹层位置越高,夹层渗透系数相比砂层越小,则地基因剪切应变局部化产生的侧向位移量越大。

局部反磁剪切位形下高能量粒子模的线性不稳定性分析

在HL-2A装置等离子体放电参数下,模拟研究了局部反磁剪切位形时(存在具有同一安全因子值的多个有理面时)高能量粒子(EP)激发的m/n=2/1的高能量粒子模(EPM),并给出了含有EP驱动和环耦合效应的m/n>1模式的本征值方程。通过数值求解本征值方程,计算了径向模结构,并模拟了EPM增长率和模频率对于EP比压(βh)的依赖关系。计算结果表明,局部反磁剪切位形下捕获EP可以驱动全域的EPM不稳定性,其特征类似于m/n=2/1类鱼骨模,这为相关实验提供了理论解释。通过研究EP参数对模式的影响,发现随着粒子径向分布的平化,模式趋于稳定;当束注入能量增加时,强的阿尔芬连续谱阻尼将导致不稳定性增长率的减小。

岩石界面的动态剪切扩散行为

动载荷下剪切失稳控制的扩散行为是岩石局部大变形发展和宏观力学性能劣化的诱因。基于广义变分原理建立剪切载荷作用下界面动态失稳的力学模型,得到了关于界面失稳的判别式和扩散方程。基于判别方程得到了剪切力和动力效应对失稳界面角度的影响,结果表明:随着外部剪切作用力的增大,剪切变形带角度有一定程度的增大;随着局部动力系数的增大,即局部惯性作用力的增大,剪切带角度明显减小。结合本征位移求解扩散方程,初步得到其位移解析表达式,位移随加载时间的增加逐渐增大。为了验证理论模型的可靠性,并进一步研究界面失稳的变形行为和对波传播的影响,建立了数值分析模型。分析结果表明:界面失稳为局部剪切破坏滑移的先导条件;界面厚度和剪切力越大,局部位移越大;界面剪切扩散行为极大降低了透射波的幅值,同时也改变了透射波的频率。研究结果可为岩石局部化变形、岩石动态强度等研究提供理论参考。

梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲计算分析

与平腹板钢梁相比,梯形波纹腹板钢梁腹板局部剪切屈曲性能有所提高。弹性局部剪切屈曲是梯形波纹腹板钢梁设计计算基础,本文运用ANSYS有限元计算分析梯形波纹腹板钢梁弹性局部剪切屈曲,并与经典公式进行计算对比,发现经典公式计算值与ANSYS有限元计算结果存在较大偏差。由于存在"手风琴效应",腹板承担的弯矩相对较小,以致在腹板局部剪切屈曲计算中通常被忽视,这种方法是否适用于所有梯形波纹腹板钢梁及其所造成的计算偏差值得研究。本文从荷载条件、波折角大小、腹板尺寸以及翼缘尺寸等方面对影响梯形波纹腹板弹性局部剪切屈曲的因素进行计算分析。分析表明,上述影响因素与腹板弯矩相关,而腹板弯矩的存在将影响腹板弹性局部剪切屈曲。

结构性黄土二元介质本构模型在局部化剪切带中的应用

基于破损力学理论,将结构性黄土抽象成具有一定结构强度的结构块和摩擦带组成的二元介质模型。对结构性黄土体来说,局部化剪切带问题也是土体的破损问题,剪切带萌生发展的实质就是结构块向摩擦带转化的动态过程。应用结构性土的双参数破损率二元介质本构模型,采用数值分析方法模拟了平面应变压缩条件下结构性土中局部化剪切带萌生、扩展的过程,研究了不同缺陷方案下局部化剪切带的形态、特性与规律,发现结构性土中局部化剪切带的发展起初是由一段段不连续的微小局部破坏区域在外荷载逐步作用下渐进扩展连接贯通而形成整体剪切带的破坏形式。二元介质本构模型和常规有限元的结合,形象生动地再现了局部化剪切带萌生、发展的过程。

轴对称压缩条件下岩石局部化剪切带数值模拟

在岩石室内试验中,可以很清楚地观察到试样在失稳过程中常常伴随着宏观剪切带(破裂面)的形成。根据相关试验规程和标准规定的试样形状、尺寸和试验条件,采用FLAC3D软件,对岩石试样在轴对称压缩(单轴或常规三轴)条件下局部化剪切带的形成过程进行数值模拟,取得的结果与相关试验结果基本一致。

高速切削过程绝热剪切局部化断裂的特性试验

高速切削过程中绝热剪切局部化断裂的发生是第一变形区绝热剪切演化的结果。研制了高速车削刀-屑快速分离装置,对切屑根部试样进行金相显微观察,探讨绝热剪切局部化断裂的速率相关特性,建立绝热剪切局部化断裂过程的物理模型。结果表明,高速切削过程的绝热剪切演化随切削速度的提高主要经历了绝热剪切的发生、形变带、转变带和绝热剪切局部化断裂。绝热剪切局部化断裂是第一变形区能量聚集和释放的周期性循环过程,随着剪切带能量的不断聚集,当剪切带所能承受的能量达到饱和极限时,剪切带就会以断裂的形式释放能量,结果导致锯齿形切屑沿剪切带完全分离。

高速切削过程绝热剪切局部化断裂判据

随着切削速度进一步提高,带有绝热剪切带(Adiabatic shear band,ASB)的锯齿形切屑会不可避免地发生绝热剪切局部化断裂(Adiabatic shear localization fracture,ASLF),使锯齿彼此完全分离。以淬硬45钢(45 HRC)为例,采用前角–10°的PCBN刀具进行进给0.2～0.4 mm、切削速度高达1 400 m/min的高速正交车削试验,获得ASLF发生时的切屑形貌、切削条件以及剪切带内能量变化规律。结合梯度塑性理论,建立高速切削过程热塑性剪切波的传播模型,推导绝热剪切饱和极限(Adiabaticshear saturation limit,ASSL)及饱和度(Adiabatic shear saturation degree,ASSD)的表达式,提出ASLF判据,并与试验结果进行对比验证,分析讨论剪切带与材料属性、加载条件对ASSD的影响规律。由热塑性剪切波的传播理论推导的ASSL可有效描述剪切带中能量随切削条件的汇聚情况,为今后高速切削领域对锯齿形切屑发生ALSF的预报研究奠定了理论与试验基础。

四边简支钢-混凝土组合板的弹性局部剪切屈曲分析

钢-混凝土组合板近年来在建筑及桥梁结构领域逐渐受到关注,但目前关于组合板弹性稳定性能方面的研究较少,尤其是局部屈曲性能。剪力连接件(栓钉)的最大间距是防止钢板局部屈曲先于屈服的最关键因素,也是保证组合板中钢板与混凝土板协同工作的前提。采用有限元计算方法,通过模型参数分析,研究四边简支钢-混凝土组合板在纯剪切作用下发生局部屈曲的特征,建立具有典型边界条件单块钢板计算模型来模拟组合板中栓钉包围钢板局部屈曲特性,从而推导出四边简支组合板栓钉连接最大间距的计算公式,计算结果偏于安全。

动态载荷下剪切变形局部化、微结构演化与剪切断裂研究进展

总结和评述了近年来金属与合金变形局部化的形成、微结构演化与剪切断裂方面作者和相关的研究工作成果.材料包括低碳钢,SS304不锈钢,Fe-15%Ni-15%Cr单晶,Al-Li合金,α-Ti和Ti-6Al-4V,Al/SiCp复合材料等.综述内容主要包括:采用改进的Hopkinson扭杆装置,对剪切变形局部化形成、发展和演化过程进行了实验观察与数值模拟;采用"侧剖"与"对接"等定点方法制备电子显微镜薄膜试样,对剪切带内相变与再结晶、非晶转变、旋涡结构等动态变形现象,以及与宏观动态力学行为对应的位错胞的形成、发展和坍塌等微结构特征进行了观测;提出了应变和应变率同时作为剪切带形成的两个必要条件的直接实验证据;在剪切带内发现了α′-马氏体相变现象,以及相变产物与母体之间的晶体学关系;通过位错单滑移或交滑移等微观剪切最后发展成为宏观剪切的机制;对剪切带内再结晶结构的观测和对再结晶动力学本构关系的定量描述;对剪切带特别是"白色"腐蚀带(或相变带)的形成机制的分析和新的解释,指出"白色"是带内亚结构取向趋于一致,其在光学或扫描显微镜下很难辨认这些亚结构的取向差所致,并非表明剪切带内一定发生了相变;通过截断实验和实时跟踪观测发现,剪切带内微裂纹的萌生与聚合是材料承载能力骤然下降并导致最后断裂的主控因素.此外,本文对近年来在准静态和循环加载下材料的局部化形变与剪切断裂的实验结果予以简要评述,指出其微观机制与动态载荷下的截然不同,是由位错的平面滑移所控制的,与热效应无关的等温变形.

高强度钢正交切削过程中剪切变形局部化研究

通过正交切削实验对高强度钢30C rN i3M oV锯齿形切屑内剪切变形局部化的临界切削条件和绝热剪切带的分布规律以及微结构特征进行了研究.结果表明,因切屑剪切区内发生剪切变形局部化,在一定临界切削速度下切屑由带状屑转变为锯齿形切屑;对临界切削速度的理论预测和实验结果基本一致.随着切削速度的增加,剪切带的宽度和间距随之减小.在锯齿形切屑内发现两种剪切带即形变剪切带和白色剪切带.TEM观察表明,白色剪切带中心为等轴晶粒,剪切带内的组织结构经历了一系列复杂的演变过程.

不同尺寸的圆形隧洞剪切应变局部化过程模拟

利用FLAC模拟了两个不同直径圆形隧洞的剪切应变局部化过程。为了模拟隧洞开挖,利用编写的FISH函数删除隧洞内部的单元。岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。本文的模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直至达到静力平衡状态;然后,利用编写的FISH函数,开挖隧洞;最后,计算重新开始,直至达到静力平衡状态(对于小孔隧洞)或者塑性流动状态(对于大孔隧洞)。模拟结果表明,多个"狗耳"形或V形坑在小孔隧洞周边附近产生,最终,围岩处于平衡状态。这一结果与陆家佑和王昌明(1994)的实验结果及许多现场观察结果一致。对于大孔隧洞,由于在围岩中出现了多条剪切带,因而隧洞的整个断面均遭到了破坏。这一现象与现场观察到的猛烈破坏现象类似。隧洞的剪切应变局部化受隧洞尺寸的影响。

绝热剪切变形局部化研究进展及发展趋势

详细综述了绝热剪切本构失稳研究、ASB内的微观组织结构特征研究及数值技术在ASB研究中的应用等三个方面的国际、国内最新研究成果 ,指出了这些研究中存在的一些问题 ,并对该领域研究的发展趋势进行了综述。

预制拼装桥梁接缝插筋对局部剪切性能影响

接缝是节段预制拼装桥梁的薄弱部位,改善接缝的局部抗剪性能具有重要意义。本文针对插筋对接缝局部剪切性能影响进行研究,通过与无插筋接缝对比,证明了插筋对接缝局部抗剪承载力和延性性能有一定贡献。在理论分析基础上,本文给出了插筋接缝局部剪切承载力计算公式。

动态载荷下Al-Li合金剪切变形局部化

采用Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置，对４种时效处理的Ａｌ—Ｌｉ合金在冲击压缩试验时变形局部化产生的力学条件和微结构进行了研究．结果指出，４种处理的合金均产生两种类型的剪切带即形变剪切带和白色剪切带它们是在局部化过程中不同形变阶段下形成的两者无本质上的差别白色剪切带内未发生相变大应变和高应变率是产生力剪切带的必要条件，即材料在一定的高应变率下形变到一定程度时才能形成剪切带电镜研究表明。

局部高剪切区中小尺度扰动的混沌行为

目的 研究空间局部高剪切区中小尺度扰动随机化的物理机制 .方法 对小尺度运动四波相互作用模型进行数值分析 .结果 在速度剪切度增大到一定程度时 ,将会出现小尺度扰动的混沌行为 ,它导致局部高剪切区中湍斑的产生 .结论 小尺度扰动的混沌行为具有与大尺度运动不同的新机制 .在包含角动量平衡方程的新的流体力学方程组的基础上 。