关于大变形条件下晶体弹—塑性本构关系的研究

考虑面心立方晶体滑移特性,晶格的转动,认为晶体的塑性变形是由滑移产生,且晶体内的弹性变形不受滑移的影响,并建立了计算模型。采用微观力学的方法,用矩阵形式推导了Jaumenn应力率的增量型的晶体弹—塑性的本构方程。

大理岩卸荷条件下弹黏塑性本构关系研究

利用TLW–2000型岩石三轴蠕变试验机对锦屏大理岩进行恒轴压分级卸围压应力路径下的三轴流变试验,得到轴压恒定、不同围压下的应力–应变–时间曲线。根据卸荷应力路径下锦屏大理岩的流变变形特点,以Cristescu本构模型为基础,通过试验结果确定模型参数,并在模型参数的确定过程中考虑卸荷应力路径的影响。所建模型克服了三维元件组合模型不能考虑应力路径影响以及不能很好反映侧向流变变形规律的缺点。最后,用该模型对流变试验数据进行拟合,结果表明:该模型可以很好地描述卸荷应力路径下大理岩的整体变形随时间的变化规律。

接触面弹粘塑性本构关系研究

推导了三维接触面的弹粘塑性本构关系，并将其与普通单元耦合，研制了三维弹粘塑性有限元软件。以简单案例对有（无）接触面单元物体表面位移进行了对比。

弹粘塑性孔隙介质在冲击荷载作用下的一种本构关系——第二部分:弹粘塑性孔隙介质的畸变行为

继发表在本刊2003年第9期上第一部分的研究,就弹塑性孔隙介质在冲击偏应力张量作用下的行为进行了研究。考虑应变率对材料强度的影响,给出了热活化机理与宏观阻尼机理相互竞争的联合强度-应变率依赖模型。考虑应力状态、应变强化、畸变损伤和与孔隙率相联系的损伤对材料强度的影响,并在此基础上基于热活化原则给出了松弛型的应力偏量与应变偏量之间的关系,且本模型符合热力学第二定律。

软土三维各向异性弹粘塑性本构关系

结合真三轴试验所得到的破坏面在Л平面的形状，提出能够反映应力诱发各向异性的体积蠕变方程及弹粘塑性本构模型。

粘弹塑性本构理论及其应用

本文综述粘弹塑性材料力学行为的研究概况和近期进展,探讨粘弹塑性本构关系的研究途径和表达形式,阐述粘弹塑性理论研究的重要意义和广阔的应用前景。

一种非经典晶体塑性本构模型及其应用

根据不可逆变形过程中材料微结构的储能特性，采用由弹簧和塑性阻尼器构成的简单机械模型建立了不采用屈服判据的单晶本构关系·在此基础上形成了与ＫＢＷ自洽理论相应的多晶计算格式·计算格式中无需对滑移系的开动和滑移方向进行搜索，使计算过程大为简化·在多晶体分析中，提出了一种基于正２０面体各面内取向随机分布单晶响应的高斯平均和在空间完全均匀分布的２０个方向上算术平均的混合平均方案，与通常的纯高斯积分平均方案相比，在计算精度和效率上都有较大提高·用所发展的模型和算法分析了３１６不锈钢在具有代表性的路径下的循环塑性，得到了与实验相一致的结果·

冻结粉砂的弹粘塑本构关系

本文以冻结粉砂依赖于温度的峰值应力为判据,提出了一个能够考虑温度软化、应变率以反双曲正切关系依赖于过应力的弹粘塑本构关系。在一维的情况下,与常应力蠕变实验曲线符合较好。

亚微米尺度晶体反常规塑性行为的离散位错研究进展

近十年来,随着实验技术的发展,人们对亚微米尺度晶体材料塑性行为的研究和认识不断深入,实验观测到许多由离散位错主导的新的应力-应变现象,它们是基于宏观尺度的经典塑性理论和基于微米尺度的应变梯度塑性理论所无法阐释的.研究者们试图寻求新的理论模型和计算方法,提出了考虑位错近程相互作用由背应力主导的缺陷能理论和以离散位错动力学为代表的亚微米尺度晶体塑性计算方法,旨在描述位错形核、增殖、匮乏和湮灭,揭示该尺度下塑性流动的机理.本文从实验观测数据、理论分析模型、离散位错动力学及其与之耦合的连续介质力学计算方法等方面,综述了亚微米尺度晶体反常规塑性行为的离散位错研究进展.

寒区隧道地震响应的弹粘塑性分析

首先给出冻土的弹粘塑性本构关系方程 ,然后以大坂山隧道为例 ,模拟隧道的开挖和衬砌过程并考虑渗流体积力的影响 ,给出了隧道刚修好时隧道衬砌和围岩的初应力和位移。在此基础上模拟冻融循环过程 ,给出了考虑围岩的冻胀后 ,隧道刚好使用 1年和 5年时隧道衬砌和围岩的应力和位移。最后对寒区隧道的地震响应进行弹粘塑性有限元分析。算例表明 ,寒区隧道衬砌和围岩的初应力和位移对其地震响应有很大的影响 ,在寒区隧道设计中应该充分考虑这些因素。

有限变形下多晶晶体塑性模型算法及应用

用Sarma和Zacharia[1] 所提出的延性单晶本构模型的积分算法和Taylor多晶模型假设研究了时间步长和硬化模型的选取对多晶集合体的应力应变响应和织构演化的影响。该算法是利用变形梯度乘法分解获得弹性变形梯度演化方程 ,用增量迭代法积分该方程 ,显式更新各滑移上的临界分切剪应力。算例的结果表明该算法具有时间步大 ,计算效率高的特点 ,另外 。

冲压成形过程的弹粘塑性有限元数值模拟

应用单轴应力状态下的弹粘塑性本构关系和J2 流动理论及等向强化准则建立起适用于多轴应力状态的普遍的弹粘塑性本构关系 ,并将其引入增率型虚功率原理建立了弹粘塑性有限元列式。用基于该组列式编制的大变形有限元程序对单拉过程和方盒件深拉延成形过程进行了数值模拟 ,并与单拉实验结果进行了比较。数值模拟结果表明 :本文建立的弹粘塑性材料的本构关系是有效的 ,同时说明根据增率型虚功率原理建立的弹粘塑性有限元列式可以有效地对弹粘塑性变形过程进行数值模拟。

岩石软化时效变形的弹黏塑性模型表征

为同时描述岩石应变软化以及时间相依的变形特征,基于超固结土的下负荷面模型,依据相对过应力思路,以Hashiguchi的下负荷面为参考屈服面,建立一种能表征岩石软化时效变形特征的弹黏塑性本构模型。相对于原下负荷面模型,新模型增加了2个能通过不同应变速率三轴压缩试验测定的率敏性参数c0和m',并结合岩石的特点用弹性模量E0和变形模量Ed代替原模型中的回弹指数κ与压缩指数λ。新模型采用以当前应力、黏塑性应变以及黏塑性应变速率为状态变量的动屈服准则函数,给出了基于Newton-Raphson迭代的应力积分算法,且成功地将其嵌入到大型有限元软件ABAQUS中。利用新模型对岩石率敏性三轴试验进行模拟验证,结果表明:预测结果与试验结果吻合良好;模型参数物理意义清晰、简单可测,能正确描述岩石的率敏性及应变软化等特征,可用于复杂边值问题的有限元计算。

结构本构关系

创立下列几个新的本构关系 :弹塑性应变理论、热弹塑性应变理论、弹粘塑性应变理论、热弹粘塑性应变理论。这些本构关系避开了屈服曲面、加载曲面、强化准则及流动法则 ,避免了经典本构关系带来的巨大困难及缺陷 。

含位错的热弹粘塑性变形的研究

用位错理论和热弹塑性理论研究材料的热弹粘塑性变形,结合金属材料的微观力学性能和宏观力学性能,导出了含位错的非弹性应变率表达式,进而给出了增量形式的热弹粘塑性本构关系。

多晶金属弹粘塑性的取向元模型

基于“三维组集式本构模型”［１～３］，运用功共轭原理和场平均方法，发展了一种“取向元”概念——多晶聚集体内具有相同取向的滑移系集的一个体积平均意义上的代表性元素；由一维的率（粘性）敏感“取向元”，通过在取向空间里的积分，获得了三维的弹粘塑性本构方程式，并模拟了蠕变和松弛现象．与以往的粘塑性模型相比，本文模型不仅能同时考虑多晶金属材料的率相关性和路径相关性，而且由于引入了物理机制，因而具有较强的预测能力．

晶体塑性有限元在材料动态响应研究中的应用进展

作为连续尺度上描述各向异性非均质材料弹塑性变形的重要模拟工具,晶体塑性有限元能够有效预测材料的宏观力学性能,在工程设计方面起着重要的作用。在实际工程应用中,许多晶体材料在高应力、高变形率、高温等极端条件下服役,此时各向异性非均匀的微介观结构演化是理解材料动态响应的关键,这给晶体塑性有限元带来了巨大的机遇和挑战。首先简要综述了晶体塑性有限元的原理和方法,然后着重介绍其在材料动态响应中的应用,最后展望其在材料动态响应模拟方面的发展方向。

薄壁回转壳体的弹/粘塑性失稳分析

采用Freudenthal公式[1] 对薄壁回转壳体的弹 /粘塑性失稳进行分析 ,得出薄壁圆柱壳及薄壁球壳体的弹 /粘塑性失稳过程中最大应力与时间的表达式 。

LY12超塑性成形有限元分析

基于LY12铝合金超塑性材料属性建立了弹-粘塑性本构模型。利用该本构模型并结合最大等效应变速率控制压力变化算法对LY12铝合金板超塑性圆杯成形进行数值模拟,得到圆杯变形过程中的应力应变分布、板料厚度变化及所需成形时间。根据模拟获得的优化压力时间曲线对圆杯进行超塑性气压胀形加载实验,制件厚度分布与模拟结果非常接近。

基于多晶体塑性与唯象学本构模型的纯铝与单晶铝的有限变形分析与对比

多晶体塑性模型能够反映材料的微观结构和各种力学响应,但是模型复杂,本构积分计算量大,而唯象学弹塑性本构模型相对简单,但是基于变形率张量弹塑性加法分解的唯象学弹塑性本构模型又不能反映材料的微结构发展演化,在大变形时会产生差别。分别采用以上2种本构模型对纯铝和单晶铝的有限变形单向拉伸过程进行了计算分析,比较了2种模型在不同变形量下计算结果的差别。结果表明,纯铝唯象学弹塑性本构模型在真应变超过25.5%时,应力应变曲线开始出现差别,且随应变的增加而增大。多晶体塑性模型能够从变形、织构和残余应力等方面反映纯铝和单晶铝大变形产生的各向异性。