Expansion of spherical cavity of strain-softening materials with different elastic moduli of tension and compression

An expansion theory of spherical cavities in strain-softening materials with different moduli of tension and com-pression was presented. For geomaterials,two controlling parameters were introduced to take into account the different moduli and strain-softening properties. By means of elastic theory with different moduli and stress-softening models,general solutions cal-culating Tresca and Mohr-Coulomb materials' stress and displacement fields of expansion of spherical cavity were derived. The effects caused by different elastic moduli in tensile and compression and strain-softening rates on stress and displacement fields and development of plastic zone of expansion of cavity were analyzed. The results show that the ultimate expansion pressure,stress and displacement fields and development of plastic zone vary with the different elastic moduli and strain-softening prop-erties. If classical elastic theory is adopted and strain-softening properties are neglected,rather large errors may be the result.

拉压性能不同金属材料的非经典塑性本构理论及实验研究

本文首次在拉压性能不同金属材料中发展了平均应力敏感和塑性体积变化的非经典塑性本构理论,从理论和实验两个方面比较深入、系统和全面地探讨了拉压性能不同的金属材料的塑性体积变化、屈服、强化和流动等塑性行为,建立了一套完整的本构方程。根据本文对铝硅合金ZLl05和球墨铸铁的实验结果给出了各种应力状态下强化曲线的经验公式, 比较合理地解决了塑性强化模量应依应力状态的变化规律问题。将本文的本构模型与实验结果比较, 两者十分吻合。

拉压性能不同材料全量型本构关系及厚壁筒的应力分析

将经典全量理论作了推广,考虑了应力状态及塑性体积变形对拉压性能不同材料的塑性行为的影响。应用该本构模型分别计算了厚壁筒在内压和外压作用下的应力分布。给出了径向应力、环向应力和轴向应力沿壁厚的分布图。将本文的计算解与拉压性能相同(不考虑体积变形、强化曲线唯一)的幂函数强化材料的厚壁筒的理论解进行了比较。结果表明,材料的拉压性能不同对厚壁筒的环向应力和轴向应力影响较大。因此,对于拉压性能不同材料,考虑到其对应力状态及塑性体积变形敏感时,是不能将其简化成拉压性能相同、体积不可压缩、强化曲线唯一的理想材料。

拉压性能不同材料全量型本构关系及环板的应力分析

将经典全量理论作了推广 ,考虑了应力状态对拉压性能不同材料塑性行为的影响 ,并用其计算了环板的应力分布 .结果表明 ,应力状态及塑性体积变形对环板的环向应力影响较大 .因此 ,不能将拉压性能不同材料简化成体积不可压缩的理想材料 .

灰口铸铁横向应变系数与复杂应力状态下强度的试验研究

针对灰口铸铁薄壁圆管试件进行了试验研究，主要结果有，①灰口铸铁材料的横向应变系数随轴向应变而变化，并且当轴向压缩应变达到某一数值时，横向应变系数大于０．５。②在比例加载时Ｐ—ｐ复杂应力状态下的强度极限曲面与纳达依准则吻合较好。

基于拉压不同模量弹性理论的子午线轮胎有限元分析

汽车行驶过程中轮胎各部位受力状态随着整车载荷转换而变化。作为子午线轮胎关键受力部件的带束层,其在受拉和受压时呈现出不同的变形状态与力学性能。基于拉压不同模量弹性理论,通过编写UPFs(User Programmable Features)材料子程序,对ANSYS软件进行二次开发,将带束层材料设置为不同的拉伸弹性模量与压缩弹性模量,模拟子午线轮胎充气和越障滚动工况。结果表明,考虑轮胎骨架材料在拉伸与压缩时的不同力学特性,更符合轮胎实际结构特征。该方法对准确仿真轮胎受力状态及轮胎结构设计优化有一定的参考价值。

水泥稳定碎石拉压不同力学特性研究

为解决现行路面结构设计参数及其取值与材料实际力学特性不匹配的问题,选取典型水泥稳定碎石开展了不同水泥剂量与加载速度下的单轴压缩及直接拉伸试验,研究了其应力应变特性,并分析了压拉强度、模量及泊松比的变化规律及其相互关系,揭示了水泥稳定碎石的拉压不同力学特性.结果表明:水泥稳定碎石拉压受力状态下的应力应变性质符合双模量理论的双线性特征,2%~3%水泥剂量范围为水泥稳定碎石力学本质特性发生变化的过渡区;水泥稳定碎石的拉压力学参数与加载速度和水泥剂量均呈良好的非线性变化关系;就影响因素而言,水泥剂量对材料拉压参数的影响程度远大于加载速度;就力学参数而言,模量受水泥剂量和加载速度的影响最大,其次为强度,最后为泊松比,且相较于抗压,抗拉力学参数受这2种因素的影响更为显著;压拉模量比及压拉泊松比的比值受加载速度和水泥剂量的影响较小,压拉强度比随水泥剂量的增大而逐渐减小,当水泥剂量超过3%时,压拉强度比趋于稳定,据此建立了水泥稳定碎石的拉压力学参数量化取值模型.研究结果可为基于双模量理论的路面结构设计参数取值提供依据.