Elastic and Plastic Behaviors of Laminated Ti-TiBw/Ti Composites

The novel laminated Ti-TiBw/Ti composites composed of pure Ti layers and TiBw/Ti composite layers have been successfully fabricated by reactive hot pressing. Herein, two-scale structures formed： the pure Ti layer and TiBw/Ti composite layer together constructed a laminated structure at a macro scale. Furthermore, TiBw reinforcement was distributed around Ti particles and then formed a network microstructure in TiBw/Ti composite layer at a micro scale. The laminated Ti-TiBw/Ti composites reveal a superior combination of high strength and high elongation due to two-scale structures compared with the pure Ti, and a further enhancement in ductility compared with the network structured composites. Moreover, the elastic modulus of the laminated composites can be predicted by H-S upper bound, which is consistent with the experimental values.

Hashin-Shtrikman弹性模量边界的转换

当孔隙内介质为流体时,用经典的Hashin-Shtrikman弹性模量边界模型估算线弹性各向同性双相孔隙介质整体弹性模量将存在问题。首先基于整体介质与宏观各向同性组分满足的应力和应变组分关系,推导出整体介质弹性矩阵与组分弹性矩阵之间的显式关系,联合其应变关系,定义和分析了对应的两个系数张量,并据此导出了相关场变量位于统一坐标系时整体介质体积模量与剪切模量的关系;然后将经典的Hashin-Shtrikman弹性模量边界模型与上述关系式结合,得到4个新的整体介质弹性模量的估算公式,再与原始的Hashin-Shtrikman弹性模量边界进行了比较,最后针对饱和水纯净砂岩介质进行了试算。结果显示,孔隙介质整体与组分的应力应变、弹性矩阵以及弹性模量之间存在组分加权关系;新的弹性模量表达式计算值在组分弹性模量满足一定条件下位于原始的Hashin-Shtrikman边界内,这在一定程度上弥补了经典Hashin-Shtrikman边界模型对于整体弹性模量特别是孔隙度小于20%时剪切模量估算的不足。

含缺陷结构上限极限分析的弹性模量缩减法

为获得含缺陷结构的极限荷载,提出了含缺陷结构上限极限分析的弹性模量缩减法.研究了适用于应力集中条件下的基准承载比算法,建立了含缺陷结构极限分析的弹性模量调整策略,能结合线弹性有限元法构造逼近该类结构极限状态的机动位移场和允许应力场;引入结合虚功原理和基准体概念的上限极限荷载乘子算法,可获得满足上限分析数学规划模型的最优极限荷载解.算例分析表明:该方法可用于含裂纹和凹坑缺陷结构的极限分析;通常可在30个迭代步内得到与解析法及其他数值解相差在5%以内的极限分析结果.

梁系结构上限极限分析的弹性模量缩减法

结合线弹性梁系有限元法和弹性模量缩减法,提出了梁系结构上限极限的分析方法。该方法根据构件截面广义屈服准则定义了梁系结构的单元承载比,得到了弹性模量缩减法的模量调整策略,利用梁系有限元法构造出了逼近极限状态的广义应力场以及系列机动允许位移场;同时推导出考虑弯矩和轴力共同影响下的梁单元弹性应变能和塑性耗散功计算公式,建立了梁系结构上限荷载乘子迭代算法。该算法继承了弹性模量调整法原理简单、应用方便等优点,并可应用于具有不同几何特性和材料特性构件构成的复杂结构中。算例分析表明:本文算法具有良好的计算精度和迭代稳定性,通常可在30个线弹性迭代步以内得到与解析法或其他算法在4%以内的极限分析结果。

平面圆管结构极限上限分析的弹性模量缩减法

为采用梁单元高效准确求解平面圆管结构极限承载力,提出了相应的极限上限分析的弹性模量缩减法。首先利用齐次广义屈服函数定义结构的单元承载比,然后结合弹性模量缩减过程获得逼近结构塑性极限状态的失效模式,同时,基于平截面假设推导了平面圆管截面的弹性应变能与塑性耗散功的计算公式,进而在结构失效模式上构造出平面圆管结构极限上限荷载的迭代计算方法。算例分析表明,平面圆管结构极限上限分析的弹性模量缩减法具有良好的计算精度和效率,其与EPIA误差在7%以内,迭代次数较EPIA减少一半以上,解决了由于梁单元截面各处的等效应变和应力不相同而导致的上限荷载乘子不能直接运用的问题。研究结果可为平面圆管结构的极限分析和安全评估提供参考。

活性硅微粉对不饱和树脂力学性能的影响

向不饱和树脂体系中添加不同质量的活性硅微粉,用以改善固化物的力学性能。实验结果表明,添加活性硅微粉30 phr(每百份树脂中的份数),改性聚酯树脂固化物剪切强度最大;添加75 phr,改性聚酯树脂固化物弯曲弹性模量最佳。

工程结构极限承载力上限分析的弹性模量缩减法

基于弹性模量缩减法和基准体法,建立了工程结构极限承载力上限分析的方法。该法结合弹性有限元法进行迭代分析,以广义屈服函数表达的单元承载比作为弹性模量调整的控制参数,根据单元承载比均匀度确定模量调整的阀值——基准承载比,利用单元应变能转化中的能量守恒原理建立单元弹性模量调整策略,通过缩减高应力单元的弹性模量模拟结构弹塑性损伤过程,构造出一系列机动允许位移场,然后利用基准体的上限荷载计算方法,求解出结构极限承载力上限。该方法继承了弹性模量调整法原理简单、应用方便的优点,同时显著提高了计算效率,并可应用于具有不同几何特性和材料特性构件构成的复杂结构中。算例分析表明:该文算法具有良好的计算精度、收敛性和迭代稳定性。