STUDY ON FLOW STRESS OF 7022 ALUMINUM ALLOY SHEET UNDER DIFFERENT TEMPERATURES AND STRAIN RATES

Warm tensile tests for aluminum alloy 7022 sheet are held at different temperatures and strain rates. The range of temperature is 293-773 K and that of the strain rate is 0. 001-0.1 s^-1. The warm tensile properties,relations among temperature,strain rate,and the flow stress are discussed. Constitutive equations under the warm tension are obtained based on revised Hooke law and Grosman equation. It is concluded that flow stress declines with the increase of the temperature and the decrease of the strain rates. The elongation percentage increases with the increase of the temperature and the decrease of strain rate.

单轴压缩下裂隙倾角对花岗岩-混凝土力学行为及能量演化的影响

为探究单轴压缩下不同裂隙倾角对花岗岩-混凝土组合体试件的强度及能量演化的影响,结合室内试验标定的细观参数,采用二维离散元颗粒流程序(PFC^(2D))对组合体试件开展了数值模拟研究。结果表明:花岗岩-混凝土的强度和变形特征受裂隙倾角影响,其强度和变形参数随裂隙倾角的增大呈逐渐增大趋势;在单轴压缩过程中,试样内部能量转化为宏观裂纹扩展,最终的破坏模式主要以拉伸失效断裂和剪切失效断裂为主;组合体试件的总能量和耗散能随裂隙倾角的增大而增大,试件破坏时总应变能大于耗散能。基于耗散能的计算,构建了损伤本构方程,当损伤因子为0.8时,试件接近极限状态,此时的能量消耗较大,显著降低了组合体试件的强度。

损伤开裂承压壳体泄漏率分析模型改进与验证

承压壳体发生放射性、易燃等危险气体泄漏会对环境造成重大威胁,泄漏状况评估是应急措施优化的必要前提。针对严重事故下的厚壳壁微开裂,建立了一套快速定量的泄漏率分析数值模型。基于流量守恒原理,提出了厚壁结构中多段微裂缝构成变截面通道的泄漏率计算改进模型;采用混凝土塑性损伤模型模拟极限载荷下结构的非线性破坏,通过等参函数实现几何不规则单元与规则空间之间的变换,改进了弥散型微裂缝扩展尺度的计算模型。通过数值算例对比文献中的结果,分别验证了以上两个子模型的稳定性和有效性,并由受损剪力墙的泄漏率分析进一步验证了模型的可行性。最后,将模型应用于抗高温内压损伤过程中的某预应力混凝土复杂承压壳体,结果表明:改进的模型适用于厚壁、带孔道等复杂构造承压结构的泄漏率分析,具有一定的实际工程意义。

弹性损伤材料的应力-应变关系与损伤演化方程

经典连续损伤理论中，通常是由有效应力概念和应变等效假设来建立损伤材料的本构方程。已经发现有效应力概念与应变等效假设存在较大缺陷，基于应变等效假设的损伤本构方程不能正确反映实际材料的损伤行为。为克服经典连续损伤理论存在的缺陷，在严格的不可逆热力学理论基础上，提出了建立损伤本构方程的本构泛函展开法，推导出弹性各向同性损伤材料本构方程的一般形式。研究表明，弹性各向同性损伤可由定义在细观尺度下的一个标量损伤变量来描述，在小应变情况下材料的本构方程中有两个独立的“损伤效应函数”，来表征损伤对材料宏观力学性能的影响。损伤效应函数的具体形式可由细观力学解答确定，从而使连续损伤力学与细观损伤力学有机结合在一起。在广义标准材料理论框架下，利用本构泛函展开法，推导出弹性各向同性损伤演化方程的一般形式。

用于板料成形反向模拟的特殊应力更新算法

提出了一种改进的反向模拟法,以最终构型为研究对象,采用Euler坐标系,基于虚功原理获得有限元列式.改进的反向模拟法采用了一种基于塑性流动理论的本构方程,可以充分考虑应变历史对塑性变形的影响.为了避免流动理论应力更新算法过程中关于未知量△λ的非线性方程的求解,引入等效应力思想,无需Newton-Raphson迭代直接计算未知量△λ.盒形件的拉深实例中,传统的基于塑性形变本构方程的反向模拟法和改进的基于塑性流动本构方程的反向模拟法计算结果,分别与基于增量有限元法的正向数值模拟求解器LS-DYNA计算结果进行对比.通过获得的坯料轮廓、成形极限图、等效应变分布、计算效率等的比较,验证了所提出的基于塑性流动理论本构模型的应力更新算法的有效性.

对316L不锈钢的非比例循环粘塑性本构描述

对循环硬化的３１６Ｌ不锈钢提出了一个考虑非比例循环加载下流动和硬化特性的粘塑性本构模型．模型中，通过随动硬化的背应力演化以及各向同性阻力演化对非比例循环路径及其历史的依赖关系来表征材料的非比例循环附加硬化和非比例循环流动特性．将模型用于预测３１６Ｌ不锈钢的圆形、正菱形应变路径的复杂循环变形行为，其预言结果与实验结果吻合很好。

火灾下钢筋混凝土构件的弹塑性本构模型

在弹塑性理论的基础上,考虑了材料性能随温度的变化,应用J2流动理论导出了高温下钢筋混凝土构件弹塑性增量本构模型,编制了该模型的有限元求解程序.该模型具有明确的物理意义,表达形式规范,便于数值手段实现.数值计算结果与现有的试验模型基本吻合.

岩石连续损伤本构方程

本文将连续损伤与裂纹系统弹性体的有效模量这两个分离的研究领域统一起来加以考虑，将损伤对材料性质的影响分成实际应力的变化和弹性常数的变化两部分，在Ｄｒｕｃｋｅｒ公设基础上建立了损伤演化律和损伤本构模型。初步计算表明，本模型在主要方面能够描述岩石的力学性质，并与一般实验事实相吻合。

不同温度下Mg-Gd-Y稀土镁合金的变形行为表征

采用单轴拉伸实验测试了不同温度下Mg-Gd-Y稀土镁合金的力学响应,表征了其塑性流动行为。结果表明,随着温度的升高,Mg-Gd-Y稀土镁合金呈现了不同程度的热软化效应,该合金的力学行为存在应变与温度的耦合效应。基于Johnson-Cook、Lim-Huh以及一种改进的多项式温度项模型,描述了Mg-Gd-Y稀土镁合金不同温度下的非线性塑性流动行为。系统地研究了激励函数、隐含层、优化率法和神经元数量等因素对人工神经网络模型拟合精度的影响,并比较了遗传算法和粒子群算法的优化效果。基于实验数据,综合比较了3种数学模型以及ANN的预测精度,发现ANN模型预测精度较高,可以准确描述温度对Mg-Gd-Y稀土镁合金力学行为的非线性影响规律。

稀土Y对铸态ZK30镁合金高温塑性流变行为的影响

为了研究稀土钇(Y)对铸态ZK30镁合金高温塑性变形行为的影响,在变形温度为573~723 K、应变速率为0.001~1 s-1条件下,通过Gleeble热力模拟试验机对其进行了一系列恒温压缩实验,结合组织观察,研究了添加Y质量分数1.5%对合金组织结构、流变行为、本构参数及高温塑性变形行为的影响。研究显示,Y细化了铸态合金晶粒,三角晶界处共晶产物明显增多、并演变为清晰的块状、网状结构;Y未对合金流变应力曲线的特征产生显著影响,但引起流变应力水平、峰值应力普遍增大。根据双曲正弦函数,线性拟合确定了Y添加前后合金的本构参数,建立了定量描述流变应力同变形温度和应变速率之间关系的本构方程,其中Y使应力指数(n=5.778)、表观变形激活能(Q=181.082k J·mol-1)的平均值增幅超过14.2%和21.6%,表明Y导致合金塑性变形抗力增大。另外,高温压缩后的组织显示,Y有利于促使合金发生动态再结晶,晶界处再结晶晶粒增多、晶粒更细小,表明含稀土Y第二相影响了晶界界面迁移。

5A06合金高温塑性变形行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上进行高温等温压缩试验,研究了5A06合金在变形温度为320～440℃,变形速率为0.3,1.0和10 s^-1条件下的高温塑性变形行为。计算材料的特征参数并导入双曲正弦形式的Arrhenius方程,获得了以ZenerHollomon参数表示的本构方程,建立了流变应力与变形温度、变形速率之间的关系,为该合金热加工工艺的制定提供指导,同时得出该合金的热变形激活能为154.2 k J·mol^-1。利用DMM加工图理论与Prasad失稳准则,通过叠加功率耗散图与失稳图绘制出不同变形程度下5A06合金的加工图。随着变形程度的增大,加工图中的失稳区增大。在安全加工区域内,变形速率为5～10 s^-1时功率耗散率值最大,为32%～38%,是最佳的热加工区间。