基于广义Hoek-Brown准则的弹塑性本构模型及其数值实现

Hoek-Brown强度准则在岩石及岩体工程中得到了广泛的应用,而目前基于该准则建立起的弹塑性本构模型在理论上还存在着一些不足;考虑到不同围压条件下的岩石材料塑性形变发展特征,提出了基于分段隐式修正塑性势的塑性流动法则,解决了其它基于广义H-B准则所建立的本构模型中塑性流动方向不连续及需额外引入参数等问题;采用基于误差控制的改进欧拉中点积分算法,对该本构模型进行了数值实现并给出了单积分点层次的结果验证;进一步将成果嵌入到了同济曙光岩土工程三维数值平台(GeoFBA3D)当中,并给出了一类经典弹塑性力学问题的计算结果验证以及其在隧道工程中的典型应用算例。     

钢结构塑性分析的新模型

介绍了一种适用于钢结构塑性分析的新的双曲面本构关系模型,可有效地考虑加载历史的影响,对于非比例加载有良好的适用性,可用于钢结构在复杂动力荷载作用下的塑性分析,在分析中不会引起数值计算中的困难。计算实例证明,该模型是精确和可靠的。     

混凝土材料的粘塑性损伤统一本构模型

发展了只适用于金属类材料的粘塑性统一本构理论,借助经典塑性理论的基本法则,建立了无屈服面和无破坏面的混凝土材料的粘塑性损伤统一本构模型。放弃了传统统一本构模型的静水压不影响非弹性变形和无非弹性体积膨胀的基本假设;发展了间断的经典塑性乘子,使其为连续函数,并提出了相应的构造方法,拓展定义了其物理意义。数值模拟显示,此本构模型能够模拟混凝土材料的率相关性质、在压缩载荷作用下的体积膨胀现象和由损伤引起的应力软化和刚度退化现象。     

考虑体积塑性应变的岩石损伤本构模型研究

采用Eshelby等效夹杂方法建立岩石弹塑性损伤本构模型是一种有效方法,但相关文献目前还极少。在连续介质损伤力学框架内利用细观力学的Eshelby等效夹杂方法建立了考虑损伤相塑性体积变形的岩石的Helmholtz自由比能函数。利用连续介质损伤力学方法推导出了考虑损伤相塑性变形的岩石损伤本构关系,给出了损伤演化方程和塑性应变发展方程。并通过数值模拟证实该模型能够反映岩石体积塑性应变、损伤的变化规律和损伤部分不能承受拉应力等力学特性。     

玻璃态聚合物塑性大变形微观结构模型研究进展

对近年来玻璃态聚合物非弹性大变形的三维微观本构模型进行了较为系统的总结和评述。主要涉及三链模型（也称ＢＰＡ模型）、八链模型、全网络模型和非仿射模型。     

粉末金属压制过程建模方法(2)--广义塑性力学方法和内蕴时间方法

介绍了建立描述粉末金属压制过程数学模型的难点,详细论述了目前4种主要的建模方法,分析、比较了各种方法的优劣,并对建模工作提出了展望和指导性意见.     

砂土强度和剪胀性的颗粒力学分析

基于广义塑性理论与临界状态概念,研究提出了一个统一三维砂土本构模型,通过一组参数实现了砂土由压缩至剪切过程中状态参量的统一表述。基于ABAQUS提供的用户自定义材料子程序UMAT接口,利用Fortran语言编程实现了该三维弹塑性本构关系模型在软件中的二次开发。分别利用Toyoura砂、Fuji River砂以及Tokachi砂的剪切试验数据与数值模拟结果进行对比,结果表明：提出的有限元计算模型可以有效反映加载过程中不同围压和砂土初始密度对应力-应变曲线的影响,能够准确描述密砂的剪胀特性与应变软化特性以及松砂的剪缩特性与应变硬化特性,从而更加真实地反映三维应力状态下土的变形和强度特性。研究成果进一步扩展了ABAQUS在岩土工程中的应用范围,能够为岩土工程领域的数值分析计算提供更加快捷的解决方案。     

平面应变情况下多重势面模型与邓肯-张模型的比较

多重势面理论给岩土材料的本构关系研究指出了更开阔的数学背景.由此建立的土的本构模型可以无需推求塑性势函数和屈服函数,且其所能表述的本构关系比通常的塑性位势理论更为广泛.基于应变空间的多重势面模型具有参数求取简单、程序易于实现的特点,更具有实用性.在这篇论文中,利用所开发的有限元程序NM02就平面应变情况对多重势面模型和邓肯-张E-μ模型计算成果进行对比分析,其中多重势面模型参数与E-μ模型参数完全相同.有关计算分析成果对进一步研究多重势面模型是很有意义的.     

箍筋约束混凝土单轴受压塑性损伤本构模型

基于所建立的素混凝土单轴塑性损伤模型,研究箍筋约束作用对混凝土单轴受压作用下损伤行为的影响,引入损伤约束因子来综合体现在约束作用下不同物理量对材料损伤演化规律的影响,将单轴受压混凝土的塑性段分成塑性第一阶段和塑性第二阶段,确定了方形箍筋和圆形箍筋约束下混凝土的损伤演化方程,并给出相应的塑性变形关系的经验公式,建立了箍筋约束混凝土的单轴受压塑性损伤本构模型。通过与单轴荷载作用下约束混凝土的试验结果对比分析,验证了所建模型的有效性,结果表明所建模型能较好反映混凝土材料在约束作用下的本构关系。     

内时模型“现时近似式”与塑性增量理论的关系研究

提出塑性时间的定义,Valanis K C提出的内蕴时间是其特例。分析了一类积分型塑性时间内时模型"现时近似式"的基本性质,揭示了此类"现时近似式"存在屈服面和塑性位势的必要条件。当"现时近似式"存在屈服面和塑性位势时证明了"现时近似式"的塑性因子等于塑性时间与其Pfaffy型积分分母之积。当Pfaffy型积分分母为正常数时塑性因子等于塑性时间。从经典塑性增量理论出发,采用塑性因子作为塑性时间,建立了一个小应变条件下干砂的内时模型,该模型能够考虑砂土的剪胀性,能够较好地拟合循环荷载作用下干砂的应力-应变响应。     

金属板材屈服行为与塑性失稳力学模型在微尺度下的应用

板材屈服准则与塑性失稳模型是精准描述高性能构件成形或服役过程的基础与前提。在板材塑性成形过程中,试样几何尺寸、材料晶粒大小、自由表面粗化和织构分布等都会对材料的塑性变形行为产生不可忽略的影响,导致单一尺度下的本构模型和断裂准则不能有效预测微观尺度下的材料变形行为和各种缺陷,大大限制了合金板材在航空、航天、汽车、医疗等工业上的应用。对现有屈服准则的研究进展进行了较为全面的回顾,从Hill、Hershey-Hosford和Drucker这3个系列出发,分别进行了对比分析,并总结了目前国内外用于验证屈服准则的金属板材双向拉伸实验机发展状况。基于不同的破裂失稳机理,将失稳模型分为宏观失稳准则、韧性断裂准则和耦合材料损伤演化的韧性断裂准则,并分别进行了归纳和阐述。此外,随着微成形技术的逐步推广,也对宏观塑性成形理论在微尺度下的应用进展进行了说明,指出了宏观屈服准则和失稳模型在微尺度下的不足和缺陷。最后讨论了宏观屈服准则和失稳模型今后的发展趋势以及宏观塑性成形理论在微尺度下的应用前景。     

塑性变形诱发表面自纳米化的研究及其应用

详细介绍了强烈塑性变形诱发表面自纳米化的研究进展,即形变诱发表面自纳米化的方法与设备、表面自纳米化层的结构及其表征、形变诱发表面自纳米化的机理及其相关应用,并展望了形变诱发表面自纳米化的研究与应用.     

隔振器广义弹塑性力学模型建模与应用研究

钢丝绳隔振器是一种最常用的干摩擦隔振器。它具有强非线性,性能重复性很差,通常解析法很难为之建模。应用广义弹塑性模型对具有干摩擦特性的钢丝绳隔振器进行了力学建模。模型物理概念清晰,建模过程简单,可以很好地解释和描述钢丝绳隔振器的静刚度渐软特性和动刚度的振幅依赖性。以HGGS-1200钢丝绳隔振器为例,说明了建模过程及试验验证。证明这一模型同时符合静态、振动和冲击试验结果,能够较准确地描述钢丝绳隔振器的力学特性。该方法可从易于得到的静态试验结果直接获取钢丝绳隔振器振动和冲击特性,具有较高的工程应用价值。     

3104铝合金高温塑性变形本构关系研究

在Gleebe-1500 热模拟机上,采用高温等温压缩试验研究了3104铝合金在高温压缩变形中的塑性变形本构关系.结果表明, 应变速率和变形温度的变化强烈影响合金流变应力的大小, 流变应力随变形温度升高而降低, 随应变速率提高而增大;可用含Zener-Hollomon 参数的本构方程σ＝(1/α)×ln{(Z/A)1/n [(Z/A)2/n 1]1/2}来描述3104铝合金高温压缩变形时的流变应力行为,解得A＝202854595.1s-1、n＝3.4046、α＝0.03886MPa-1.     

基于广义Maxwell模型的非球面光学镜片成型模拟

介绍了玻璃材料模压过程及其存在的问题,针对玻璃模压仿真过程中所表现粘弹性力学特性,提出了采用广义Maxwell模型来模拟,分析了模压过程中的热传递形式及其模型.采用MSC.MARC软件对玻璃L-BAL42圆柱模压实验进行仿真,结果表明,广义Maxwell模型能够较好地模拟实际模压中的粘弹性力学特性,在600℃时利用此模型得到的松弛曲线与理论上的松弛曲线十分吻合.通过对非球面光学镜片的模压成型过程进行模拟,发现玻璃的最大应力出现在与上下模接触处的侧边,随着温度的降低,最大应力变大、模压力逐渐升高,在上下模闭合时,模压力快速上升,通过分析得到了透镜边缘处最易破碎失效的结论,实际透镜模压结果证实了结论.最后对非球面的形状偏差进行了预测,表明随着中心距离的增加,偏差变大,偏差最大值超过了5μm.研究的结果对玻璃模压建模及非球面透镜的实际加工具有一定的指导意义.