基于Hosford屈服函数的横观各向同性金属材料拉深成形塑性及变形分析

为了研究板材拉深中的成形极限,对金属材料的拉深成形进行塑性及变形分析。以横观各向同性材料为研究对象,采用对实验数据拟合能力较好的Hosford屈服函数,对拉深成形过程中法兰区的变形性能进行分析,得到法兰区应力场;采用数值积分拟合的方法,给出拉深冲杯杯高数值积分拟合表达式,并用η=2时的杯高解析表达式对此拟合方法的可靠性进行验证;利用Zwick万能试验机和拉深试验机,对铝板进行了拉伸和冲杯实验,验证了杯高表达式的正确性;利用杯高数值积分拟合表达式计算杯高,η=8的结果相对η=2的结果更接近实测杯高,说明了Hosford屈服函数比Hill48屈服函数对金属材料的塑性变形拟合效果更好。

钢筋混凝土拱承载力分析的齐次广义屈服函数

为了解决弹性模量调整法应用于钢筋混凝土(RC)结构的难题,建立了矩形截面RC偏压构件的通用齐次广义屈服函数。充分考虑RC偏压构件的破坏机理,并利用二次函数建立了矩形截面RC构件的分段光滑压弯承载力相关方程。通过回归分析建立分区表达的截面特征函数,以综合考虑钢筋混凝土偏压构件的截面几何和材料性能对承载力的影响,在此基础上采用分数指数幂的一阶多项式建立矩形截面RC偏压构件的齐次广义屈服函数。利用单元承载比定义高承载单元的自适应识别准则,通过有策略地缩减高承载单元的弹性模量模拟RC拱结构高应力区域的刚度退化,并根据线弹性迭代分析确定RC拱的极限承载力,据此提出了RC结构承载力分析的弹性模量缩减法。通过与模型试验及增量非线性有限元法对比分析,验证了该文方法具有较高的计算精度与计算效率。

基于C++的金属丝线屈服曲线的设计与实现

在工业生产实践中,金属丝线折弯成型是常见的加工工艺过程.例如:弹簧机将钢丝压出弹簧,眼镜绕框机将框丝绕出眼镜框型等.该类设备都有一个送丝机构,将直的金属丝推入由动、静轮为主要部件构成的成型机构中挤压变形,从而加工出不同形状、不同大小的框型产品.以自动眼镜绕框机系统为例,说明金属框丝形变与动轮压力角度之间函数关系的建立及使用C++语言实现过程.

车用7075铝合金板的各向异性和拉压不对称屈服行为

对退火态7075铝合金板进行了不同加载方向(与轧制方向呈0°,15°,30°,45°,60°,75°,90°)下的单轴拉伸与单轴压缩试验以及液压胀形试验,研究了屈服行为;通过耦合静水压力项修正了Yld2004-18p各向异性屈服函数,对铝合金板的屈服强度进行预测,并与试验结果进行了对比。结果表明:不同加载方向或加载方式下,试验合金板的屈服强度不同,合金板具有显著的屈服各向异性和拉压不对称性;修正后的非对称各向异性屈服函数预测的屈服强度和试验值之间的总相对误差仅有0.0005,可以准确描述7075铝合金板各向异性和拉压不对称屈服行为。

基于β-屈服函数的炭质泥页岩统一硬化模型

炭质泥页岩普遍存在于中国西南地区矿山高边坡的软弱夹层中,在雨水浸润作用下容易发生劣化,进而对矿山高边坡的稳定性产生不利影响。在复杂加载条件下,炭质泥页岩会发生弹塑性破坏,表现出应变软化和剪胀等特点。将炭质泥页岩视作超固结黏土,基于β-屈服函数建立了相应的修正统一硬化模型。与修正剑桥模型的应力—剪胀方程相比,该模型能够更为准确地描述炭质泥页岩的剪胀特性。此外,借助β-屈服函数,该模型能考虑屈服面几何形状对模型计算结果的影响,从而提高模型的计算精度。将模型计算结果与炭质泥页岩等材料的排水三轴压缩试验结果进行对比发现,拟合效果较好,表明模型能准确描述炭质泥页岩的力学特性。

依赖Tresca和双剪应力屈服函数均值的屈服准则

为使Mises屈服准则线性化 ,在HaighWestergard应力空间 ,将Tresca与双剪应力屈服函数相加并取其平均屈服函数来作为新的屈服准则简称MY(平均屈服 )准则 ,给出了该准则的数学表达式、屈服轨迹与单位体积塑性功率表达式·精度分析与算例表明 :MY准则是一个线性屈服准则 ,其与Mises准则最大误差不超过 3 9% ,平均误差不超过 1 95 % 。

上海软土的屈服函数

在同济大学真三轴仪的试验结果基础上，提出符合条件的π平面上的形状函数，并结合能反映应力诱发各向异性的关口－太田屈服函数，提出适合于上海软土的新的屈服函数，并与剑桥模型、关口－太田模型进行了理论比较．

岩土类工程材料的蛋形屈服函数

针对岩土类材料,提出了一种蛋形屈服函数,并在此基础上写出了能够包含迄今常见屈服函数形式的表达式。给出了确定参数的方法及本构方程。

基于C2阶连续函数的广义Hoek-Brown强度准则屈服面与塑性势面棱角圆化方法

Hoek-Brown强度准则的屈服面与塑性势面在棱角处导数无定义,具有数值奇异性,采用圆角进行光滑过渡只能满足一阶导数连续性,而二阶导数仍然无定义,使得棱边上一致切线模量矩阵无法正确计算,导致有限元总体平衡方程组Newton-Raphson隐式迭代二阶收敛性丧失。提出基于C2阶连续函数的广义Hoek-Brown准则屈服面与塑性势面棱角圆化方法,使得棱角处函数曲面二阶连续可导,棱边上一致切线模量矩阵可精确计算。基于ABAQUS数值开发平台,采用FORTRAN语言编制Hoek-Brown准则理想弹塑性UMAT用户子程序,通过数值算例验证所提方法的正确性。

圆管截面齐次广义屈服函数与结构极限承载力

为克服圆管截面广义屈服准则不满足比例加载条件,导致采用弹性模量调整法求解该类结构极限承载力时存在计算结果受荷载初值影响、计算精度受损等问题,利用回归分析和最小二乘法研究建立了圆管截面广义屈服函数的齐次多项式,通过误差分析确定了齐次化多项式的阶次;据此定义了圆管截面薄壁构件的单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,为高承载比薄壁单元的判别及其弹性模量调整提供了动态判据,进而依据能量守恒准则建立了以单元承载比为基本参数的模量调整公式,结合下限原理提出了圆管截面薄壁结构极限承载力分析的弹性模量缩减法。研究表明,选取齐次化多项式的广义屈服函数能更加准确地考虑各项内力对结构极限承载力的综合影响,具有良好的计算精度和效率,可应用于复杂圆管截面薄壁结构的极限承载力分析中。

基于优化方法的复杂各向异性屈服函数参数标定

近年来,一些复杂的各向异性屈服函数被广泛地用来描述各种先进材料塑性成形过程中的屈服行为。这类复杂屈服函数需要标定的参数多,部分力学性能测试实验复杂且参数不易获取。基于单向拉伸实验数据,提出先通过优化方法标定简单各向异性屈服函数(Hill48或Barlat91),通过其理论预测出复杂屈服函数标定所需的力学性能参数,并代替真实实验值完成复杂屈服函数的标定。以常用的Yld2000-2d和BBC2005屈服函数为例,对比分析了不同标定方法对屈服函数预测不同取向时的厚向异性系数、屈服应力以及屈服面的影响规律。通过与不同材料常规标定方法的对比分析,验证了所提出方法的可行性。

一种新的各向同性金属材料屈服函数

材料的屈服函数是建立相应的塑性本构关系以及进行塑性分析的首要条件,文章基于静水压对金属材料屈服无影响以及各向同性假设,将一般屈服函数进行泰勒展开,推导出包含应力1次~4次项的新型各向同性金属材料屈服函数以及相应八阶塑性张量。通过对该屈服函数退化,得到各向同性金属材料拉压屈服性能相同和不同条件下的屈服函数。利用Lode实验结果进行验证,结果表明,该屈服函数仅包含3个材料参数,并且对拉压屈服性能相同和不同的金属材料都有较好的适用性,具有较高的工程应用价值。

以屈服接近度分段函数表示的非线性流变模型的程序实现

基于三轴流变试验提出的非线性黏弹塑性流变模型存在蠕变门槛值、长期强度和非线性黏塑性体等组件。这种复杂的流变模型在进行程序实现时存在着诸多问题,比如一维的蠕变门槛值和长期强度推广至三维时难于表达、非线性黏塑性部分难于处理等问题。通过引入屈服接近度参数作为蠕变方程分段函数的判别准则,解决了三维情况下蠕变门槛值和长期强度的表达问题;详细推导了黏塑性部分的表达形式,并给出了三维中心差分形式,实现了流变模型在FLAC3D中的二次开发。通过算例验证了程序开发的正确性,对流变模型进行参数辨识,拟合曲线与试验曲线吻合较好,表明了所建模型的正确性与合理性。

箱型截面的齐次广义屈服函数与结构极限承载力

针对目前箱型截面广义屈服函数为非齐次函数,采用弹性模量调整法求解箱型结构极限承载力时易出现计算结果受荷载初始值影响和计算精度受损的问题,建立了箱型截面的齐次广义屈服函数,并通过误差分析确定了齐次多项式的阶次,进而定义了箱型截面构件的单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,建立了以单元承载比为基本参数的弹性模量调整策略,据此提出了箱形结构极限承载力分析的弹性模量缩减法;并通过算例对该方法进行验证,算例分析表明,该方法计算箱型截面结构极限承载力时,结果不受荷载初始值的影响,具有良好的计算精度和迭代稳定性.

关于破坏准则和屈服函数的总结

本文对３０多年来建议过的有关π平面和子午面的各种破坏准则和屈服函数的表达式进行分类和归纳，并认为继续进行这类问题的研究已经没有必要。

包含织构系数的任意应力状态下六角晶粒正交板材屈服函数理论研究

工程上往往采用Hosford屈服函数来描述正交金属板材屈服和塑性变形行为。但它要求板材的3个主应力必须与板材的正交轴同轴。针对这一的缺点,通过引入方向函数,分析方向函数与织构系数的关系,给出包含织构系数的任意应力状态下六角晶粒正交板材屈服函数。此屈服函数包含5个材料常数和5个织构系数,比Hosford屈服函数更具有一般性。利用新屈服函数推导了不同角度下金属板材各向异性指数r值和屈服应力与织构系数的表达式,实验证明新屈服函数对描述材料的塑性变形及屈服强度的拟合较好,为分析金属板材的力学性能提供了依据。

建立土体屈服函数的方法研究

总结了建立土体屈服函数的6种方法,并以剑桥模型和修正剑桥模型为例,详细说明了使用应力剪胀关系法、热力学方法得到屈服函数的具体步骤。分析了这6种方法的优缺点,发现应力剪胀关系法、塑性应变增量法和热力学方法本质上都是由屈服函数的"等价物"来得到屈服函数,只是"等价物"的形式不同,分别为代数、几何和能量形式的等价关系。最后使用破坏函数类比法,在粗粒土常规三轴试验及真三轴试验结果的基础上,建立了一个粗粒土剪切屈服准则。

几种屈服函数的比较

应用等向压缩试验和三轴剪切试验2种参数测定方法和5种屈服函数计算了单向压缩、单剪和软土地基固结变形3个算例。计算结果表明,计算参数定义方法影响最大,屈服函数的影响比较次要,而且在π平面上选用较复杂的函数未必比简单的圆形函数更好。

粉末烧结材料压缩过程的修正屈服函数

本文通过理论推导确定了比较准确的泊松比与材料相对密度间的关系,进而根据Shima等人的相关理论推导出新的流动应力模型,最后,在上述基础上建立了一种新的用以描述粉末烧结材料压缩过程力学性能的修正屈服函数。通过与实验结果的对比表明,与其他屈服函数相比,本文提出来的修正屈服函数具有更高的计算精度。

矩形钢管混凝土齐次广义屈服函数与桁架结构极限承载力

研究建立具有广泛适用性的钢管混凝土(CFST)矩形截面的齐次广义屈服函数(HGYF),据此提出CFST桁架结构极限承载力分析的高效、自适应弹性模量缩减法(EMRM)。首先以约束效应系数为自变量,利用高阶多项式拟合HGYF的待定系数,使之与不同的CFST矩形截面相协调;进而,通过回归分析建立CFST矩形截面的HGYF,并据此建立高承载单元的自适应识别准则。然后,通过自适应缩减高承载单元的弹性模量模拟结构的刚度损伤演化,由此确定CFST桁架结构的极限承载力。通过将CFST构件及结构两个层面的计算结果与模型试验及增量非线性有限元法结果对比分析,验证了该文建立的HGYF和EMRM具有良好的适用性与计算精度,且能够取得更高的计算效率。