近β钛合金Ti-55511热塑性变形的流变应力分析与Arrhenius本构方程研究

主要研究Ti-55511钛合金在变形温度为700~850℃、应变速率为0.01~10 s-1、真应变为0.6条件下的热压缩变形行为。结果表明,Ti-55511钛合金的流变应力受变形温度和应变速率的影响显著,峰值应力随变形温度降低和应变速率升高而升高。为消除热压缩过程中的温升效应,提高模型的准确性,本文采用新的温度修正方法,即通过Arrhenius方程推导,并利用数学外推法,对实验流变应力曲线进行温度修正,修正结果表明,变形温度越低、应变速率越高,温升和流变应力增量越大。在温度修正的基础上,建立基于应变补偿的Arrhenius本构方程,用该本构方程预测的流变应力与实测流变应力之间的相关系数(R2)和平均绝对相对误差(average absolute relative error,AARE)分别为0.991和6.65%,表明用本构方程能够精确地预测不同热变形条件下的流变应力。

金属热变形应力-应变曲线数学模型的研究与应用

该文较全面地分析了国内外关于金属热变形应力-应变曲线的各种数学模型，对两种类型的热变形应力-应变曲线，即动态回复型和动态再结晶型曲线进行了讨论．通过对35CrNi3MoVA钢的热变形过程的详细研究，首次提出了一种新的适合于工程应用的真实应力-应变曲线的数学模型：σ=Aεaεbexp［-（cT＋dε）］，该模型为计算变形力和进一步实现控制锻造提供了很有价值的参考依据．

C30再生混凝土变形性能及应力-应变曲线试验研究

基于JGJ55—2000《普通混凝土配合比设计规程》下C30强度混凝土的配合比设计方法,以3个水灰比和5个取代率为变化参数,测试了C30再生混凝土立方体抗压强度、棱柱体轴心抗压强度和弹性模量等力学指标,并回归得出力学指标之间的换算关系;分析了棱柱体受压试件的应力-应变曲线和应力比-泊松比曲线的变化规律;最后给出适用于C30再生混凝土的应力-应变曲线上升段的回归公式。

三峡三级配混凝土轴向拉伸应力-变形全曲线

采用自行组装的轴向拉伸装置成功地测得三峡三级配混凝土轴向拉伸应力变形全曲线 (试件截面尺寸为 2 5 0mm× 2 5 0mm) ,并根据实测资料进行数学拟合 ,建立了形式较为简单、参数求解方便、具有工程实用价值的数学表达式 .

多步非稳态载荷下钢轨滚动接触应力和弹塑性变形分析

采用弹塑性有限元法,分析了多步非稳态载荷下钢轨滚动接触应力和变形。多步载荷指的是钢轨同时受到机车和车辆车轮的反复作用或多趟列车通过钢轨。通过在钢轨表面重复移动Hertz法向压力分布和切向力分布来模拟车轮的反复滚动作用。材料循环塑性本构模型采用考虑材料棘轮效应的Jiang-Sehitoglu模型。分析结果表明:在非稳态载荷作用下,钢轨接触表面产生不均匀塑性变形而形成波状表面;多步载荷对钢轨残余应力影响不大;随着机车车轮通过次数的增加,钢轨残余剪应变、表面材料位移、波深和残余累积等效塑性应变将增大,在机车车轮通过之后,随着车辆车轮通过次数的增加,前三个量将减小,而残余累积等效塑性应变继续增大,但其增大的速率变小。随着机车和车辆车轮反复滚过钢轨,钢轨残余剪应变、表面材料位移和波深变化速率即棘轮率呈衰减性。

非均匀地应力下蠕变地层套管的载荷与变形关系

蠕变地层中套管载荷与套管变形是两个相互作用的因素,给出了非均匀地应力下蠕变地层套管载荷和变形的解析解。地层蠕变效应是引起各类套管大量损坏的主要原因之一,在非均匀地应力下,如何计算蠕变地层作用于套管上的最终稳定载荷和套管最终变形,这是两个很难解决的课题。将套管看成弹性体,把地层视为无穷大的黏弹性体,利用非均匀地应力条件下蠕变地层的开尔文模型本构关系,运用半逆解法和拉普拉斯变换法,完善了非均匀地应力条件下蠕变地层套管载荷的解析解,进而求出了套管变形的解析解;研究了非均匀地应力下蠕变地层中套管载荷的分布规律和变形的影响因素。结论对蠕变地层中套管的选用有重要的参考价值。

铝锰镁合金热压缩变形的流变应力曲线与本构方程

通过动态热/力模拟试验机对铝锰镁合金进行热压缩变形,分析了合金在热变形过程中的流变应力,应用Arrhenius关系式对合金在热变形峰值阶段和稳态阶段的热变形激活能进行求解,建立了流变应力本构方程,并将本构方程的计算值与试验值进行对比。结果表明:试验合金在热变形过程中表现出了明显的动态软化特征,发生了动态回复和动态再结晶;在高应变速率、高变形温度下,流变应力曲线呈现多峰值的不连续动态再结晶特征;试验合金在峰值阶段和稳态阶段的热变形激活能分别为164.54,187.26kJ·mol-1;流变应力本构方程的计算结果与试验结果相符。

曲线钢箱梁横隔板变形对焊缝细节疲劳应力的影响研究

为了研究横隔板变形对曲线钢箱梁桥焊缝细节疲劳应力的影响,以某三跨连续钢箱梁高架桥为背景,建立正常横隔板和变形横隔板的钢箱梁模型,针对横隔板分别与U肋、腹板加劲肋、底板开口肋连接焊缝3处细节,研究横隔板变形对各细节应力影响面和最不利工况下应力状态的影响,对比面内、外应力对各细节疲劳损伤的贡献。结果表明:横隔板变形对横隔板-腹板加劲肋细节和横隔板-底板开口肋细节应力影响范围和最不利位置影响显著,并且会导致各疲劳细节的拉应力和压应力有较大增幅,相对于正常横隔板而言更容易产生疲劳损伤;横隔板变形会导致各细节面外应力占比增大,促使面外应力成为各连接焊缝疲劳损伤的主要因素。

全级配混凝土轴拉应力-变形全曲线试验研究

全级配混凝土拉应力-变形全曲线是大坝非线性反应计算与极限抗震能力分析中的一个重要指标。本文利用先进的全数字化闭环控制大型材料试验机,采用位移控制的加载方式,对最大骨料粒径为150 mm的Ф450 mm×1 300 mm的圆柱体试件进行轴向拉伸试验,研究应变率约为10-7s-1时混凝土试件测距内的受拉变形随拉应力变化的全过程曲线。达到峰值荷载后,在不同的应力水平下对试件进行往复多次加、卸载,研究全级配混凝土软化段加、卸载曲线的特点。拟合全级配混凝土轴拉应力-变形全曲线及加、卸载曲线的计算式,为数值分析中大坝混凝土模型的建立提供可参考的试验依据。

高地应力软岩隧道预留变形量设计方法

在弹塑性岩体中开挖隧道,若围岩无明显的流变性,支护施作太早将承受非常大的荷载,但支护结构并非越晚施作越好。如果支护结构刚度和强度设计不足,即使预留了变形空间,隧道仍可能因支护反力不足而发生大变形破坏。为确定合理的支护刚度和支护时机,基于GZZ强度准则采用大应变分析理论,考虑隧道扩挖影响,修正高地应力软岩隧道的围岩特征曲线。修正后的特征曲线与原始曲线有共同的起点,但随着变形增大逐渐偏离原始曲线;增大开挖半径会使特征曲线更高,这意味着支护结构需要提供更大的反力。因此,在工程设计时需要根据修正后的围岩特征曲线进行支护结构设计,避免因为支护刚度不足而发生大变形破坏。其次,基于初始地应力、围岩强度等参数对修正围岩特征曲线形态的影响,提出高地应力软岩隧道围岩最佳预留变形量的设计方法。当地应力较低时,特征曲线有明显的“最低点”,该点对应的支护反力最小,为最佳支护时机;在高地应力条件下,即使变形很大,围岩特征曲线也仍然未达到最低点,这是因为形变压力占主导,松散压力远小于形变压力。因此,在高地应力条件下,采用应力释放措施是有必要的,可通过特征曲线的曲率寻找最佳预留变形量。

涡盘在气体力和温度载荷作用下的应力及变形分析

采用有限元方法,对涡旋压缩机动涡盘在气体力及温度载荷作用下应力分布特点及变形规律进行了分析。结果表明最大应力发生在齿头根部,对变形的分析中得到气体力主要影响径向及周向变形,而温度载荷主要影响轴向变形。

预应力筋布置对曲线刚构桥受力和变形的影响研究

曲线刚构桥是一种受力复杂的结构体系,一方面预应力效应能提高结构的承载能力,另一方面也会给结构带来一些不利影响。针对曲线刚构桥弯-扭耦合的力学特点,以冻青树左线——曲线预应力混凝土刚构桥为背景,基于空间有限元方法分析了主梁在运营阶段的受力和变形。分别研究了不对称张拉、不对称布筋、腹板钢束下调等不同预应力设置方案对主梁扭矩、支座反力、径向位移、竖向位移及扭转角的影响,并比较了不同方案下的计算结果差异。通过对预应力效应进行分析,得出了一些有益结论,可为完善曲线预应力混凝土刚构桥的设计和施工提供依据。

复杂载荷作用下锥筒变形及应力的有限元分析

对复杂载荷下锥筒受力情况进行分析,计算出复杂载荷,再应用有限元分析软件ANSYS建立分析模型,加载后进行求解并做后处理分析.通过对锥筒在3种可能载荷情况下的变形及应力计算分析,为工程设计提供了可靠的依据.

铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为及本构模型的建立

利用Gleeble-3500型热力模拟试验机对铸态Mg-6Zn合金在变形温度500,520,540℃,应变速率0.1,1,5 s^(-1)下进行半固态压缩试验,得到了真应力-真应变曲线;基于真应力和真应变试验数据及Arrhenius模型,建立该合金的半固态压缩本构模型,并进行试验验证。结果表明:Mg-6Zn合金的半固态压缩变形过程主要分为类弹性变形、应变硬化变形和流变黏塑性变形3个阶段;峰值应力随变形温度的升高或应变速率的减小而降低。利用建立的本构模型计算得到的真应力与试验结果之间的相关性很好,相关系数为0.947,平均相对误差为5.57%,说明该本构模型能够较准确地预测铸态Mg-6Zn合金的半固态压缩变形行为。

疲劳变形曲线与静载应力-应变曲线对应关系

基于疲劳和静载作用下混凝土损伤失效机理的一致性,以及混凝土的宏观变形取决于内部微裂纹扩展的基本原理,理论上分析了疲劳变形曲线与静载应力-应变曲线之间的对应关系,并进行了试验验证。结果表明,疲劳变形曲线第二阶段终点的最大变形为材料常数,与应力水平的大小和加载历史无关,且与静载作用下混凝土的峰值应变相当;疲劳变形曲线第三阶段与静载曲线的软化段有一定的对应关系,混凝土疲劳破坏时的最大应变与单调加载软化段中最大疲劳应力对应的应变相等。研究结果为从本质上揭示疲劳变形的演化规律提供参考。

承受复杂载荷结构危险工况选择及其变形和应力计算策略的研究

研究了承受复杂载荷结构危险工况选择及其变形和应力计算的策略,开发了相应的计算机程序,并以WY—501液压挖掘机底座结构为例进行了成功的应用。

多载荷作用下动涡旋盘应力和变形研究

利用NX建立动涡旋盘的三维实体模型,运用有限元法研究了动涡旋盘在气体载荷、温度载荷下的应力与变形;并对气体载荷以及温度载荷耦合作用下的动涡盘应力和变形进行了研究;仿真结果表明,温度载荷作用下,最大应力和变形发生在涡旋齿齿头部位;气体载荷作用下,最大变形在啮合点处,最大应力在涡旋齿中心及尾部;耦合作用下在端板与涡旋齿连接处产生最大应力,在涡旋齿中心及尾部位产生了最大变形。

三级配混凝土轴向拉伸应力～变形全曲线的试验研究

通过对三级配混凝土轴向拉伸应力～变形全曲线的试验研究,提出了可以推广应用于全级配混凝土相应试验研究的加载装置和加荷方式.

冲击与热载荷作用下结构应力波与变形波的计算

利用有限元法，提出了一种应力波及变形波的计算方法，并对一些典型结构进行了运算．结果表明，应力波和变形波是造成结构破坏的重要因素，热应力对应力波的变化也有很大的影响．该方法收敛速度快，数值稳定性好，简单实用．

静压载荷下椎间盘中的粘弹性应力及变形分析

本文建立了一个简化的椎间盘力学模型，在该模型中既考虑了椎间盘材料的重要性质──粘弹性又考虑了韧带的作用；并用线性粘弹性理论推导了椎间盘中的粘弹性应力及径向膨出的解析表达式。最后分别对正常、韧带加强、退变和致疝等情况下的应力分布及径向膨出进行了模拟计算；结果表明：椎间盘纤维环内的初始最大拉应力是造成其损伤的重要因素。