基于Berkovich压痕的金属材料弹塑性参数仪器化压入识别方法

针对Berkovich压痕提出一个独立的仪器化压入响应参数-中边距与名义中边距之比d/dn,用于衡量压痕鼓凸/沉陷程度。基于量纲分析和有限元数值仿真,建立中边距与名义中边距之比d/dn、名义硬度Hn、比功We/Wt与金属材料弹塑形参数之间的无量纲函数关系式,并以此为基础建立了基于Berkovich压痕的金属材料弹塑形参数仪器化压入识别方法。该方法仅利用单一Berkovich压头仪器化压入金属材料所得载荷-位移曲线及Berkovich压痕即可确定金属材料的弹性模量E、应变硬化指数n、条件屈服强度σ0.2及强度极限σb。4种常用金属结构材料弹塑性参数的仪器化压入识别结果验证了该方法的有效性。

复变量求导法灵敏度分析及弹塑性参数反演

提出了灵敏度分析和弹塑性参数反演的一种新方法.针对非线性参数反演过程中灵敏度计算困难的问题,利用复变量求导法,把隐式函数的求导过程转化为函数值的计算,进而高精度地计算出参数灵敏度.相对于常规的基于有限差分的灵敏度数值计算方法,该方法更为高效.以岩土工程中弹塑性参数反演问题为背景,给出了基于复域位移分析的参数反演过程,对弹性模量、泊松比、粘聚力以及内摩擦角进行了反演.数值算例表明,所提出的方法对单一参数和耦合参数的非线性反演问题均有效可靠,解决了参数反演时位移对反演参数不敏感问题.

基于Vickers压痕的金属材料弹塑性参数仪器化压入识别方法

针对Vickers压痕提出了一个独立的仪器化压入响应参数-Vickers压痕中边距与名义中边距之比d/dn,用于衡量Vickers压痕鼓凸/沉陷程度。基于量纲分析和有限元数值仿真,建立了Vickers压痕中边距与名义中边距之比d/dn、仪器化压入名义硬度Hn、仪器化压入比功We/Wt与金属材料弹塑性参数之间的无量纲函数关系式,以此为基础,建立了基于Vickers压痕的金属材料弹塑性参数仪器化压入识别方法。该方法仅利用单一Vickers压头仪器化压入金属材料所得载荷-位移曲线及Vickers压痕,即可确定金属材料的弹性模量E、应变硬化指数n、条件屈服强度σ0.2和强度极限σb。并且,通过实验验证了该方法的有效性。

泥岩巷道围岩弹塑性参数反演分析与长期稳定性预测

以实测的围岩蠕变变形资料为基础,基于现场监测所获得的蠕变本构模型,对某一矿区泥岩体的力学参数进行了弹塑性反演分析,得到的巷道围岩体基本力学参数分别为弹性模量E=2.0 GPa,凝聚力c=1.31 MPa,内摩擦角φ=24o。待反演参数水平均值的极差结果显示,通过极差的大小可以判断岩土力学参数的敏感性,对蠕变的影响而言,凝聚力最敏感,其次是内摩擦角,弹性模量再次之。在此基础上,利用反演所得的围岩基本力学参数进行了正演,计算得到了各测点处对应的蠕变位移增量,与实测值相比吻合较好,表明反分析所获得的岩体材料参数综合反映了巷道围岩的力学特性。最后,对巷道围岩变形大小及塑性区范围进行了预测。

金属材料弹塑性参数仪器化聚集式Vickers压入识别方法

选用单一Vickers压头对被测材料实施压痕具有特殊位置关系的三次仪器化压入实验,根据第三次载荷-位移曲线和初次载荷-位移曲线提出一个独立的仪器化压入响应参数-第三次和初次仪器化压入比功之比[(We/Wt)3/(We/Wt)1]。基于量纲分析和有限元仿真,建立初次仪器化压入比功(We/Wt)1、第三次和初次仪器化压入比功之比[(We/Wt)3/(We/Wt)1]、初次仪器化压入名义硬度H0与材料弹塑性参数之间的无量纲函数关系,并以此为基础建立了金属材料弹塑性参数仪器化聚集式Vickers压入识别方法。该方法仅利用单一Vickers压头便可识别被测材料的应变硬化指数n、弹性模量E、条件屈服强度σ0.2和强度极限σb,并且通过实验验证了此方法的有效性。

材料的弹塑性参数压入测试方法的现状分析

随着表改性材料、复合材料、纳米材料等领域的迅速发展以及在各种装备中的广泛应用,表面、界面以及微尺度材料的可靠性研究成为国内外研究的热点。利用微米压入技术测试材料的弹塑性参数成为材料领域关注的焦点。本文简单介绍了几种材料的弹塑性参数压入测试方法。

基于返回映射的铝合金激光焊缝的弹塑性参数反演

激光焊接局部高温会退化航空铝合金的力学性能,降低航空铝合金加筋壁板结构的承载能力。基于铝合金激光焊接件焊缝附近在单轴拉伸载荷下的全场位移数据,本文提出一种用于等向强化弹塑性应力增量更新的单变量返回映射方法,并将这种应力更新策略应用于非线性虚拟场方法中,结合应变场数据反演了距离焊缝不同位置子区处的弹塑性参数,建立了各个子区材料在弹塑性阶段的应力-应变关系。经反演实验结果显示,激光焊接接头局部区域的力学性质明显弱化,热影响区的塑性应变累积较快,是激光焊缝弹塑性力学性能退化最严重的区域。

基于正交设计的复杂坝基弹塑性力学参数反演

复杂坝基弹塑性力学参数反演的计算工作量直接取决于采用何种优化方法。根据大坝在运行期的实测资料,运用有限元正交数值试验、回归分析和优化相结合的方法,反演了坝基岩体的弹塑性力学参数。实例研究表明了该方法的高效性和实用性。

隔河岩坝基岩体在运行期的弹塑性力学参数反演

根据隔河岩大坝在运行期的实测位移,运用有限元正交数值试验、回归分析和优化相结合的方法反演了坝基岩体的弹塑性力学参数,为进一步研究高水位作用对岩体力学参数的弱化机制及弱化程度、大坝在极限水位下的安全裕度以及建立大坝工作状态预测模型提供了科学依据。

基于不同归一化参数的单自由度体系残余位移比离散性研究

结构弹塑性特征的差异会引起残余位移较大的离散性,使得强震下结构残余位移难以准确预测.为准确评估和预测震后结构残余位移,实现精细化的抗震设计和评估,有必要研究结构残余位移的离散性.鉴于此,基于大量分类地震动记录,选用不同的归一化参数分别定义残余位移比,通过非线性时程分析建立单自由度体系残余位移比谱,研究弹塑性特征参数(延性系数和强度折减系数)以及场地条件对残余位移比离散性的影响,建立了残余位移比变异系数谱的拟合公式.结果表明:残余位移与弹塑性谱位移的相关性比与弹性谱位移更好;结构残余位移比离散性受场地类别的影响较小;残余位移比变异系数谱分别随延性系数和强度折减系数的增大而增大;选择弹塑性谱位移作为归一化参数可以减小结构残余位移比离散性.

水下垂直开挖面土体物理力学参数的反分析研究

神经网络算法具有非常强大的非线性映射能力,选取合适的神经网络结构就能够模拟几乎所有的非线性的关系,在事先不知道数据之间的函数表达式类型的情况下,就能够模拟数据之间的非线性映射函数关系。土体失稳时,为了得到适时的土体物理力学参数。首先采用有限元软件COMSOL模拟计算土体失稳时的位移值,得到此时的模拟趋势基本一致,但较大的误差不能满足工程预测;后通过反分析方法根据土体的变形观测信息,使用MATLAB神经网络工具箱进一步修正土体的弹塑性参数,最终模拟计算出的土体变形预报值与观测值几乎一致,从而有效地解决了土力学理论与岩土工程实践脱节的问题,对于研究失稳的岩土体稳定性具有参考意义。

基于MSC.Marc的可变容差法的位移反演

对基于MSC.Marc的可变容差法位移反演进行了探讨,通过对MSC.Marc进行二次开发,编制了基于MSC.Marc的可变容差法弹塑性参数反演程序,并通过两个算例说明可变容差法的局部搜索能力强,反演精度高;另外,在MSC.Marc软件高效的内核求解器的辅助下,加快了反演分析的进行。

不同冷成形加工工况下钛合金板材的初始回弹

钛合金板材是一种高模量弹塑性材料,在冷成形加工的过程中,回弹控制难度较大.金属板材的冷成形加工过程,实际涵盖了多种冷成形加工工况.就板材冷成形加工过程中遇到的各种工况进行梳理分析,归纳为若干典型的工况,针对不同的冷成形加工工艺所含盖的典型工况,对高模量弹塑性板材在冷成形加工脱模后的初始回弹问题,进行了精细的分析,并提出了高精度的解析解.从而,在理论上为诸如钛合金之类的高模量弹塑性板材的冷成形加工,冷成形模具设计,及其冷成形加工工艺的工序优化,提供参考依据.