316L不锈钢非比例循环硬化特性的数值模拟

在等效应变范围为0.7%条件下,对316L不锈钢进行室温应变控制拉-扭疲劳试验,研究了比例应变路径(单轴路径和比例路径)和非比例应变路径(十字路径和圆路径)下的循环硬化特性;采用AF-OW随动硬化模型结合Chaboche各向同性硬化准则以及将非比例度嵌入到各向同性硬化准则中的改进模型对各路径下的循环特性进行模拟,并进行试验验证。结果表明:316L不锈钢在各路径下的循环初期均产生了循环硬化现象,在单轴、比例、十字和圆路径下的硬化率分别为5.2%,4.5%,38.2%,44.6%,在非比例应变路径下,该钢产生明显的附加强化;AF-OW模型结合各向同性硬化准则可以准确地模拟单轴和比例路径下的循环硬化特性,但对十字和圆路径下的模拟效果较差,模拟得到的正应力-正应变滞回环与试验结果之间的最大相对误差均大于20%;改进模型可以准确地描述十字和圆路径下的循环硬化特性,正应力-正应变滞回环的最大相对误差分别为1.3%和3.2%,最大等效峰值应力的相对误差分别为1.9%和1.2%。

多轴非比例加载下考虑附加损伤的疲劳寿命预测

与比例载荷加载相比,在非比例载荷加载时由于附加损伤的产生,机械构件会出现明显的寿命缩短。本文通过分析非比例载荷作用下影响疲劳寿命的因素,提出一个新的非比例损伤因子,以最大剪切面为临界面,建立新的基于等效应变的疲劳寿命预测模型。新的多轴疲劳寿命预测模型不仅考虑法向应力对材料裂纹萌生与裂纹扩展的影响,而且通过引入材料附加强化系数与载荷路径的非比例度反映非比例载荷加载对多轴疲劳寿命的影响。采用5种材料在多轴载荷下的实验数据来验证本文模型的准确性,同时与两种经典模型进行对比,验证与对比分析说明,本文所提模型预测精度较好。

基于非比例阻尼模态叠加的阻尼合金动力学拓扑优化研究

针对阻尼合金在动力学拓扑优化中的非比例阻尼特征,基于实模态进行非比例阻尼结构响应的迭代模态叠加算法,结合移动渐近线方法,构建了一种考虑非比例阻尼特性的阻尼合金动力学拓扑优化模型。案例分析结果表明:该模型较传统的基于比例阻尼的拓扑优化方法对阻尼合金的形状和布局优化具有更佳效果,可为类似阻尼合金在应用中的形状和布局设计提供思路借鉴和方案参考。

非比例阻尼结构动态响应的时间同步分析

针对在结构动态响应采集过程中出现的时间异步问题,基于相位与时间的映射关系,通过计算动态响应之间的相位偏差估算其相对时滞;利用相位偏差的周期性缩小相对时滞的搜索范围,减少计算时间。同时,利用多阶模态的平均相位偏差解决因相位偏差周期性造成的相对时滞估算结果不唯一的问题;提出了一种非比例阻尼结构异步动态响应的时间同步算法;通过一个非比例阻尼结构模型的实测位移数据验证该算法的有效性,并在不同阻尼比大小的情况下与其他时间同步算法进行比较。结果表明:该算法无须假设比例阻尼,在阻尼比大小不同情况下均适用,且相较于其他算法具有较高的准确性。

一种方便工程应用的铝合金板非比例加载成形极限判据

在深入分析比例和非比例加载路径下板料达到成形极限时的厚度减薄率基础上,提出了一种基于厚度减薄率的成形极限判据。针对5086和6111T4两种铝合金板,通过拟合线性加载路径下不同应变比与厚度减薄率之间的关系曲线,绘制出成形极限厚度减薄率图,并预测了复杂加载路径下的成形极限图。结果表明,基于厚度减薄率的成形极限判据能够合理预测不同加载路径下成形极限曲线的移动方向。在一定的预应变范围内,成形极限厚度减薄率图不受加载路径的影响,但当超过这个范围时,成形极限厚度减薄率图仍然表现出对加载路径的依赖性。因此在工业生产中,成形极限厚度减薄率图适合作为加载路径中不包含大预应变的成形极限判据,否则仍需要考虑加载路径对成形极限的影响。

非比例阻尼体系等效Rayleigh阻尼模型时域计算方法

Rayleigh阻尼模型具有数学简易性的优点,应用广泛,其阻尼矩阵构造依赖于结构模态阻尼比。结构阻尼(复阻尼)模型的阻尼矩阵直接由材料损耗因子和刚度矩阵决定,在非比例阻尼体系中具有阻尼矩阵便于构造的优点,但存在时域计算结果发散、初值条件不易确定和频响函数非因果等缺陷。本研究结合两种阻尼模型的优点,分别依据阻尼衰减和阻尼耗能,提出了与结构阻尼模型等效的Rayleigh阻尼模型。算例分析结果表明:等效Rayleigh阻尼模型克服了结构阻尼模型的缺陷,同时保留了非比例阻尼体系中阻尼矩阵易构造的优点;与基于阻尼衰减等效的Rayleigh阻尼模型相比,基于阻尼耗能等效的Rayleigh阻尼模型计算结果近似相等,但避免了复模态分析,且计算过程直观简单。

船体裂纹板双轴非比例低周疲劳载荷下累积塑性行为研究

在恶劣海况中伴随着多轴高应力、低循环交变载荷作用下,船体结构不仅会出现多轴低周疲劳破坏,而且还存在着明显的累积塑性破坏。本文通过实验研究在双轴非比例低周疲劳载荷作用下,材质为Q235钢的船体斜裂纹板累积塑性损伤行为,提出双轴非比例低周疲劳载荷下基于累积塑性的裂纹板双轴非比例低周疲劳寿命预测模型。通过分析不同双轴非比例低周疲劳载荷下裂纹板的应力应变迟滞回线,重点探究不同双轴比、应力比和相位差等对低周期疲劳累积塑性变形的影响。研究结果可为准确评估在双轴非比例低周疲劳作用下船体结构断裂破坏行为提供重要依据。

非比例阻尼结构谐响应分析的自适应模型降阶方法

针对非比例阻尼结构谐响应分析效率低的问题,开展了基于二阶Arnoldi算法的模型降阶方法研究,提出一种基于二分法和交叉验证策略自适应确定展开频点数目和标准正交基阶数的方法,以较少计算量建立了高保真降阶模型,实现非比例阻尼结构响应的高精度计算。通过阻尼涂层板和网格加筋筒壳的谐响应分析算例验证了自适应降阶策略的有效性;数值结果表明,自适应降阶模型预测结构动柔顺度相对误差较小,相比模态叠加法和模态加速度法具有更高的计算精度和效率。

316不锈钢的非比例循环特性

本文对３１６Ｌ，３１６ＬＮ不锈钢进行了单轴及双轴非比例循环加载试验研究．对这两种钢的循环硬化、塑性流动特性以及单轴随动硬化特性进行了分析、发现这些材料的循环特性不但依赖于等效应变幅值、更依赖于应变路径．得到了这两种材料的循环变形的一些有意义的结果．

新的多轴循环加载应变路径非比例度的定义

基于对 3 16L不锈钢多轴非比例循环加载低周疲劳微结构的研究结果 ,测量了位错自由运动间距 ,分析了位错自由运动间距的分布规律 ,给出了位错自由运动间距统计平均值与宏观等效饱和应力幅值之间的关系 ,以位错自由运动间距统计平均值给出了应变路径非比例度的定义 .在单轴循环应力 -应变关系式中引入新的非比例度的定义可以较好地描述多轴非比例循环应力

304不锈钢非比例循环棘轮行为的实验研究

在室温下对３０４不锈钢在非比例循环加载下的棘轮行为进行了实验研究在圆形、菱形和直线形状的非比例双轴循环加载路径下，研究不同轴向平均应力、等效应力幅值大小及其历史下材料的棘轮行为特征．为了比较，还进行了单轴加载下该材料的循环棘轮行为实验．实验表明，３０４不锈钢的室温非比例循环棘轮行为明显地依赖于加载路径的形状；与单轴循环棘轮行为一样，非比例循环棘轮行为也明显地依赖于轴向平均应力和等效应力幅值的大小及其历史．

非比例载荷下304不锈钢低周疲劳寿命预测

在拉扭疲劳试验机上完成了一系列非比例加载下对 30 4不锈钢的低周疲劳试验 ,对目前常用的几种多轴疲劳寿命预测模型进行了分析比较。结果表明 ,以单轴疲劳寿命分析方法为基础的等效应变法 ,不能预测多轴非比例加载下的低周疲劳寿命 ,以临界面法为基础的Socie剪切模型对非比例加载下 30

多轴非比例加载高周疲劳研究进展

综述了近年来国内外在非比例载荷下多轴高周疲劳研究的进展和现状,其中主要评述了各种多轴疲劳寿命估算方法及微观机理的研究,并提出了今后在非比例载荷下多轴高周疲劳研究工作的设想.

SS304不锈钢高温非比例多轴加载下时相关循环变形行为的实验研究

在973K下,对SS304不锈钢多轴循环加载下的时相关应变循环特性和时相关棘轮行为进行了实验研究.揭示了材料在不同加载路径、不同加载速率以及不同保持时间下的循环软/硬化特性和棘轮变形行为.结果表明:在高温下,材料的循环软/硬化和棘轮变形均体现出明显的时相关效应,即其循环变形行为不仅强烈依赖于加载速率,而且还明显依赖于保持时间;另外,材料的变形行为在高温下也具有强烈的加载路径依赖性.研究得到了一些有助于后续建立时相关本构模型的结论.

非比例阻尼隔震结构地震响应的实振型分解法

采用子结构瑞利阻尼模型表达隔震体系的非比例阻尼矩阵,将实振型分解法与拉普拉斯变换方法联合应用,建立了任意多自由度非比例阻尼隔震体系时域动力响应的工程算法。以本文作者承担设计的三个实际隔震工程作为算例,在两种不同输入地震波和三种不同隔震层阻尼水准下,用本文算法计算地震响应,并与复振型分解法、Wilson-θ法、及Matlab下的Simulink这三种方法的峰值响应进行了对比。结果表明,在设计阻尼水准(隔震层阻尼比为0.21)下,本文算法与Wilson-θ算法的精度大致相当,所求得的位移、速度及加速度峰值的最大相对误差分别不超过0.07%、0.19%和0.27%。即使在极大阻尼水准(隔震阻尼比为0.81)下,本文算法所求得的所有峰值响应的最大相对误差均不超过4%。这表明,当隔震阻尼比不是特别大时,本文提出的算法完全可以满足工程计算要求。

不锈钢多轴非比例加载低周疲劳的研究

对３１６Ｌ不锈钢进行了单轴及多轴非比例加载低周疲劳试验及其微结构的观察，分析了非比例循环附加强化及低周疲劳寿命对应变路径依赖性的微观机理，基于微观机理的研究结果，以位错结构特征参量的统计平均值给出了加载路径的非比例度定义，建立了新的多轴非比例加载低周疲劳寿命估算公式。

非比例载荷下多轴低周疲劳研究最新进展

近年来对多轴低周疲劳的研究已引起广泛重视，其疲劳损伤积累、裂纹萌生、寿命预测方法等都与单轴情形有很大的不同．本文对近年来多轴低周疲劳的研究现状进行了评述，讨论了各种多轴疲劳寿命估算方法。

考虑非比例阻尼的基础隔震结构非线性反应谱研究

对于基础隔震结构而言,其上部结构和隔震层的阻尼特性截然不同,往往呈现出明显的非比例阻尼特性。因此,有必要建立一种考虑非比例阻尼的隔震结构实用计算方法以便于推广和应用。通过用双自由度振动体系模拟基础隔震结构,在建立运动方程时考虑其非比例阻尼效应。通过对该简化模型进行动力时程分析,得到其在近场及远场地震记录作用下考虑非比例阻尼与瑞利阻尼的反应谱,并通过曲线拟合得到了非比例阻尼反应谱和瑞利阻尼反应谱的谱比值与结构自振周期之间的关系式。然后对某实际隔震工程进行地震响应分析,验证所提公式的合理性。

非比例载荷下缺口件疲劳寿命有限元分析

针对Mod.9Cr-1Mo铁素体钢V型缺口件进行一系列非比例低周疲劳试验.试验结果表明,除圆路径外,各路径下裂纹萌生寿命占总寿命的60％～77％,与先前文献相比较,其分散性较小.采用ANSYS软件进行模拟计算,材料弹塑性特性采用Von Mises屈服准则、多线性随动硬化律和单轴循环应力应变曲线来描述.使用柱坐标系,通过固定试件一端,另一端加轴向和周向位移来实现拉扭应变控制.有限元模拟结果表明,各路径下缺口根部均产生了明显的应力集中,第一主应变、等效应变的最大值均发生在缺口根部.基于模拟得到的缺口根部的应力应变结果,采用Smith-Watson-Topper（SWT）方法进行疲劳寿命预测,除针对单轴路径预测结果偏低外,大部分预测结果位于2倍分散带内.

非比例载荷下多轴疲劳微观机理的研究进展

综述了近年来国内外在非比例载荷下多轴疲劳微观机理研究的进展和现状,着重从材料微结构变化方面讨论了附加强化理论及其影响因素,并提出了今后在非比例载荷下多轴疲劳微观机理研究工作方面的设想.