一、Effect of hydrostatic stress on yield function and plastic constitutive relations（论文文献综述）
张佳男,袁昱超,唐文勇[1]（2021）在《基于VUMAT的海洋结构物撞冰行为数值仿真》文中研究表明对海洋结构物撞冰行为和冰载荷特性进行研究。基于ABAQUS通用有限元软件平台开发理想弹塑性冰材料VUMAT用户子程序;根据Tsai-Wu屈服准则和经验失效准则,采用完全隐式向后欧拉回映算法实现冰材料应力和应变的更新,并通过单个单元的压缩和拉伸试验验证该子程序的可行性。采用已开发的冰材料VUMAT子程序模拟刚性直立圆柱结构以不同速度撞击平整冰排,研究海冰的损伤过程,并分析碰撞速度对结构物承受冰载荷的影响。模拟刚性勺型破冰艏冲撞式破冰场景,并研究冰层厚度对冰载荷的影响。
朱想[2]（2021）在《多孔形状记忆合金超弹性-塑性及晶粒尺寸效应的研究》文中提出多孔形状记忆合金因结合了形状记忆合金的智能响应和多孔材料的特性,而具有广泛的优点,例如形状记忆效应、超弹性、低密度、生物相容性和高渗透性。凭借上述优异的特性,多孔形状记忆合金已成功应用于多种高新领域,例如人造骨骼、能量吸收器、轻质结构、电极和热交换器。除了可恢复的相变以外,多孔形状记忆合金另一个重要力学行为是塑性变形。通常,有两种类型的不可恢复变形:相变诱导塑性变形和高应力水平下的常规塑性变形。此外,实验研究已经证明,纳米结构形状记忆合金的力学响应对晶粒尺寸有很强的依赖性。孔隙的存在改变了形状记忆合金微观结构的演化过程,研究晶粒尺寸和孔隙率对多孔形状记忆合金超弹性、塑性以及超弹性退化行为的影响是很有必要的。本构模型的研究一直是应用和发展多孔形状记忆合金的关键问题。本文分别研究了多孔形状记忆合金的超弹性-塑性行为、相变诱发塑性行为和晶粒尺寸效应。主要研究内容如下:（1）超弹性本构模型。多孔形状记忆合金被视为由形状记忆合金基体和孔隙夹杂组成的两相复合材料。基于Gurson-Tvergaard-Needleman模型,提出了一个考虑静水压力和相变硬化的相变函数。通过对多孔形状记忆合金在单轴和组合载荷下的超弹性、内循环和拉压不对称性的模拟,验证了模型的合理性。（2）高应力水平下的超弹性-塑性以及循环加载下的超弹性本构模型。分别提出了能够描述应力诱发塑性变形和相变诱发塑性变形的本构模型。首先,对于应力引起的塑性应变,提出了考虑相变-塑性耦合和孔隙形状效应的相变函数和塑性屈服函数。在模型中引入了塑性背应力张量,来解释由于屈服区域之间的不相容性而产生的应力。数值结果表明,多孔形状记忆合金的力学响应受孔隙率和孔隙形状的影响,孔隙率越高,孔隙形状效应越明显。塑性变形会降低逆相变的临界相变应力,抑制逆相变的进行。其次,基于Mori-Tanaka均匀化方法建立了细观力学本构模型以描述相变诱导塑性变形。在此模型中,将非弹性应变分解为两部分:马氏体相变应变和相变诱导塑性应变。通过对比预测结果与实验数据,证明了模型具有模拟循环加载下多孔形状记忆合金超弹性退化行为的能力。（3）纳米形状记忆合金的晶粒尺寸效应。通过在吉布斯自由能函数中引入马氏体体积分数空间梯度以及相变硬化模量,建立了一个考虑晶粒尺寸效应的相变函数。使用应变集中系数推导出由晶内相（夹杂物）和晶界相（基体）组成的复合材料的整体切线刚度。基于实验中观察到的纳米形状记忆合金的拉压不对称性,建立了一种本构模型来描述这种不对称性行为。（4）多孔形状记忆合金的晶粒尺寸效应。在纳米形状记忆合金本构模型的基础上,将多孔形状记忆合金的孔隙看做三相（晶内相、晶界相和孔隙相）复合材料中的其中一相。从数值结果可以观察到,随着孔隙率的增加,对于给定晶粒尺寸的多孔形状记忆合金,临界相变应力减小,应力-应变滞后环变窄,达到相同应变值所需的应力也随之减小。同时,多孔形状记忆合金在不同晶粒尺寸下表现出应变硬化行为,且临界相变应力随着晶粒尺寸的减小而增加。为了描述循环载荷下纳米多孔形状记忆合金的超弹性退化行为,考虑了马氏体相变和相变诱导塑性两种非弹性变形机制。基于割线模量法,计算了纳米多孔Ni Ti形状记忆合金在循环变形过程中的宏观割线体积和剪切模量。数值结果表明,超弹性退化对纳米多孔形状记忆合金的晶粒尺寸有很强的依赖性。
王宝萱[3]（2021）在《复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量研究》文中进行了进一步梳理冻土是一种特殊的含冰岩土材料,其在复杂应力路径下的强度和变形问题不仅是冻土工程所面临的基本问题,而且是发展强度理论、本构理论这两个冻土力学核心问题的基础。为了深入认识复杂应力路径下冻土的受荷变形行为并进一步发展冻土力学理论,本文以冻结根河粉质黏土和冻结兰州粉质黏土为研究对象,进行了一系列试验和理论研究:（1）采用整体和局部相结合的应变测量方法,开展了子午面内直线和折线应力路径下的一系列单调和加卸载三轴压缩试验研究。在本文的路径条件下,分析了应力路径对冻结粉质黏土强度和变形特征的影响,揭示了初始围压和应力增量方向角对强度和变形的耦合作用规律:初始围压越低,应力增量方向角对强度和变形的影响越强烈;应力增量方向角越大,初始围压对强度的影响越强烈。（2）在子午面上提出了一种适用于复杂应力路径条件的非对称强度准则,克服了抛物线型及椭圆型函数的缺点;在偏平面上构建了一种采用与平均应力呈双曲线形式关系的形状参数来对Drucker-Prager准则和Matsuoka-Nakai准则进行线性插值的广义强度准则,较好地反映了平均应力对偏平面强度轨迹胀缩特性的影响,并由此建立了冻结粉质黏土强度准则在主应力空间中的具体形式。（3）提出了一种根据同种控制方式下的加卸载试验及各向同性线弹性材料的弹性参数转换关系来确定刚度参数的方法,综合考虑了刚度衰减特性和压硬性的影响。据此,查明了常规三轴剪切过程中冻结兰州粉质黏土的杨氏模量、剪切模量、体积模量及泊松比随围压和应变水平的变化规律,对变形进行弹塑性解耦分离后揭示了塑性流动规律。（4）考察了冻结兰州粉质黏土在常规三轴剪切过程与常规三轴压缩全过程中塑性剪应变、塑性体变、无量纲化塑性功和塑性总应变四种塑性应变函数等值线的几何形态及演化规律,结合塑性应变增量方向与塑性势演化规律探讨了硬化参量的合理选取方法。
吴鹤[4]（2021）在《筒形件强力旋压损伤模型及韧性断裂行为研究》文中进行了进一步梳理旋压成形过程具有典型的连续局部塑性变形特征,在针对薄壁回转体类构件的成形中有着显着优势。但是金属在旋压成形过程中具有高度非线性特征,变形过程非常复杂,在该过程中韧性断裂是旋压成形过程中主要的失效方式之一,这会极大的限制旋压成形工艺的应用。为此,本文采用实验研究、理论分析和有限元结合的方法,对旋压过程中的损伤演化机理进行了深入研究。首先,以现有的GTN（Gurson-Tvergaad-Needleman）修正模型作为基础进一步改进,引入了负应力三轴度及断裂截止面对损伤的影响。然后基于不同应力状态的力学实验对修正后GTN模型中的参数进行校正。基于本文改进的GTN模型对2024-T351铝合金的可旋性进行了模拟,通过模拟与实验最大减薄率的对比可知,基于改进的GTN模型,模拟预测的最大减薄率与实验所得的最大减薄率之间的误差仅为8.36%,从而验证了改进GTN模型在旋压中的适用性。通过改进的GTN模型对2024-T351铝合金可旋性的模拟可知,在启旋阶段,损失只集中在外层单元。随着减薄率的增加,损伤最大值区域会由外层单元向内层单元转变,并最终由剪切损伤过大而诱发裂纹萌生。通过对2024-T351铝合金的旋压实验发现,对多道次旋压每个道次的减薄率进行设计,发现当各个道次减薄率相对较低时,材料在反旋过程中均发生断裂。然而适当增加各个道次中的减薄率时,材料在反旋过程中却未出现裂纹。若进一步加大减薄率,反旋过程材料又发生断裂。以单道次反旋能达到的极限减薄率为对比参考,表明在多道次反旋过程中,材料能达到的极限减薄率与各个道次过程中的减薄率分配密切相关。基于本文提出的GTN改进模型,对旋压过程中不同减薄率下损伤的演变规律进行研究可知,在单道次旋压过程中,其极限减薄率下的断裂是由剪切损伤导致的;在多道次旋压成形过程中,当各个道次分配的减薄率较低时,则旋压过程中产生的裂纹是由孔洞损伤诱发形成的,当减薄率进一步增大后,旋压过程中产生的裂纹转而由剪切损伤诱发形成。通过分析发现,多道次旋压能达到的极限减薄率大于单道次旋压的原因在于,材料经过第一道次旋压变形后,材料发生了加工硬化,而第二道次的相对减薄率较低,导致内层单元受旋轮变形较小,因而使得其剪切损伤未得到充分增长,最终使得多道次旋压工艺下的极限减薄率大于单道次旋压成形工艺。通过分析可知,当把多道次旋压过程中各个道次的减薄率控制在21%左右时,材料在旋压成形过程中的极限减薄率能够达到最大。其次,以Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金为研究对象,先基于热压缩实验采用经典的两段式模型构建了该合金的高温流动应力-应变模型。但这种经典模型没有考虑材料变形过程中的损伤,因此无法预测材料在高温变形条件下的失效情况。通过对材料的热拉伸进行分析可知,在高温变形过程中导致的再结晶会对材料的宏观力学性能产生显着影响。为了构建高温变形条件下Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金的损伤演化机制,本文以Lou提出的解耦唯像模型作为基础,首次通过定义参考Zener-Hollomon值（Z0）构建韧性断裂应变与Z参数之间的关系,同时将影响模型中影响断裂截止面的C值定义为温度与应变速率的函数,从而建立了耦合了再结晶体积分数的高温断裂模型。然后基于连续介质损伤力学框架构建了耦合了再结晶体积分数和损伤断裂的高温本构模型,并将其通过二次开发的方式写入有限元。基于建立的热损伤本构构建了Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金热旋压有限元模型,通过与实验的对比验证了模型在热旋条件下的可靠性。最后,为了更深入了解旋压变形组织特征对材料后续力学性能的影响,本文以热旋后的Ti-6Al-4V合金为研究对象,基于低阶应变梯度塑性理论（CMSG）及连续介质损伤力学框架,构建了介观尺度模型。该模型考虑了由界面带来的强化效应,相较与经典的J2模型能够捕捉到由于第二相尺寸带来的影响,因此具有更高的精度。
徐莹[5]（2020）在《基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究》文中提出极地监测显示,近几十年来全球气候的变化已经导致北极冰面覆盖面积变小,冰层厚度变薄。这一环境变化促进了北极航线的开辟,将使极地的航运活动更加频繁,油气开采活动逐渐增多,因而具有巨大的潜在经济价值。目前为止,夏季的浮冰与冬季的辽阔冰面仍是船舶在极地航行和海上作业的严重威胁,这为极地船舶和海洋结构物的设计与建造提出了新的挑战。此外,极地生态环境极其脆弱,北极航行和油气资源开发一定要在安全的前提下进行,防止海洋污染。对于极地船舶设计,最为关键的一个问题是冰载荷的计算和评估,由此可影响船舶阻力、结构安全和操纵性等多种问题的研究。然而,在船舶与海冰的相互作用中,海冰显现出复杂而多变的物理特性和失效模式,即在不同的船-冰作用场景下,冰载荷来源于不同的海冰失效机制。海冰压溃、海冰断裂是主要的海冰失效方式,其中,压溃主要发生在船舶与冰山的碰撞以及船-冰作用接触区,弯断与劈裂主要发生于船舶在层冰中穿行。本研究采用数值模拟方法,针对船-冰作用中的冰的连续性压缩变形、冰山压溃失效和层冰弯断失效进行机理研究和数值模拟,为计算船体冰载荷和极地船舶设计提供支持。针对海冰的不同变形和失效模式,基于有限元以及扩展有限元方法,提出相应的冰材料模型并编写数值程序,模拟冰的失效现象并预报冰载荷,以及与已有的实验进行对比和验证。具体研究内容和成果如下:（一）针对各向同性海冰建立粘弹塑性冰材料模型,旨在同时模拟海冰的连续性压缩变形和离散性压溃并预报冰载荷。模型包含粘弹性和塑性部分,在粘弹性模型的建立中考虑了应变率、温度、围压和孔隙对冰变形的影响,并给出模型参数取值范围以方便应用。然后结合粘弹性模型与Tsai-Wu屈服准则进一步建立了粘弹塑性冰材料模型,用以模拟海冰压溃。采用中心差分和图形返回算法对粘弹塑性冰模型进行数值程序研制。将模型嵌入LS-DYNA中,通过单个单元测试验证了数值程序的准确性,以应用于后续的数值模拟。（二）采用有限元方法和粘弹性冰模型对冰的连续性压缩变形进行数值模拟。通过模拟冰山冰和淡水冰的恒应变率实验和蠕变实验,通过对比数值模拟结果和实验结果,表明粘弹性模型可以同时预报冰压缩强度和蠕变变形。在恒应变率实验的模拟中,模型能够模拟出应变率、温度、围压和孔隙率对冰压缩强度的影响。模型准确预报冰强度的应用范围为应变率在10-5到1.4?10-2之间,温度范围为-30?C到-5?C,围压范围为5MPa到70MPa。对蠕变实验的模拟结果表明,数值模型可以较好地模拟出冰在不同外力水平下的一级蠕变、二级蠕变以及外力撤去后的蠕变恢复。分析表明冰压缩强度对温度和应变率十分敏感,在低温环境和高应变率的联合作用下,海冰可以达到很高的强度,对船舶安全造成威胁。（三）采用有限元法对冰山碰撞压溃进行数值模拟和冰载荷预报。应用粘弹塑性材料模型结合单元删除法模拟Pond Inlet冰山压痕实验。网格敏感性分析表明,数值计算所得压溃冰载荷波动程度对网格尺寸比较敏感,载荷均值则对网格尺寸相对不敏感。将数值模拟所得的冰载荷和压力-面积曲线与实验结果进行对比,验证了数值方法对压溃冰载荷预报的有效性和准确性。模型能够模拟出合理的冰内应力分布,并且发现应力状态与冰山内微裂纹等损伤和宏观裂纹的分布有关。开展球形冰山和刚性平板的碰撞模拟,计算结果表明数值模拟的压力-面积曲线与经验数据吻合良好。最后分析了冰山和结构形状对冰压溃与冰载荷的影响,结果表明在相同的名义接触面积下,刚性压头压入冰内的冰载荷与平整结构撞击球形冰山的冰载荷相近,但前者接触区的冰产生更高的塑性变形。（四）采用扩展有限元法结合内聚力模型对登陆艇艇艏与层冰碰撞进行了数值模拟,研究层冰裂纹的萌生和扩展过程以及冰载荷。为了提高数值模拟的准确性,考虑层冰内部的柱状晶粒结构,采用横观各向同性的弹性冰材料模型和横观各向同性的Tsai-Wu裂纹初始准则。通过对数值模型的网格敏感性分析以及与实验结果的比对,验证了数值结果的有效性。计算结果表明,数值模型能够很好地模拟出层冰的两种断裂模式,弯断与劈裂。研究了裂纹的初始和扩展路径,发现弯断裂纹从层冰上表面中线处出现,沿着弧线向自由边缘扩展;劈裂裂纹在层冰底面中线靠近自由边缘处初始,沿辐射方向扩展,并且裂纹的初始与拉伸静水应力密切相关。最后分析了碰撞速度和艇艏倾角对层冰断裂模式、冰载荷以及弯断裂纹尺寸的影响。结果表明,碰撞速度的升高以及艇艏倾角的增大使得层冰倾向于发生弯断失效;反之,层冰更倾向于出现劈裂裂纹。同时,碰撞速度的升高使弯断冰载荷升高,断冰尺寸减小;艇艏倾角的增大则使层冰弯断冰载荷与断冰尺寸都呈减小趋势。综上所述,本文根据船-冰作用的常见场景,针对两种主要的海冰失效模式和冰载荷控制机制:压溃和断裂,进行数值研究。针对不同海冰失效的特点,提出了有效的数值方法和海冰材料模型,能够对船-冰作用中的冰山压溃和层冰弯断与劈裂进行数值模拟,同时准确地预报冰载荷。论文的研究成果,对于更全面和深入地认知海冰破坏机制、船-冰作用机理以及冰载荷作用机制具有重要的意义,能够为极地船舶和结构物的设计提供理论支撑。
孙洪涛[6]（2020）在《基于修正GTN模型的楔横轧轴类件心部缺陷研究》文中提出楔横轧技术具备高效率、高材料利用率等优点,是一种生产轴类件的新工艺,广泛用于交通行业,但轧件心部缺陷限制了该工艺的推广。楔横轧轴类件常常作为传动部件承受繁重交变的工作载荷,不允许内部存在缺陷。因此心部缺陷的研究对进一步推广该工艺有着重要意义。实际生产中用的金属大多是多相材料,材料内部原本存在的微孔洞、裂纹等对轧件损伤的演变具有重要影响。修正GTN模型可以将损伤演化和材料的拉伸、剪切过程联系起来,进而分析金属的断裂行为。将修正GTN模型应用于心部缺陷研究对减少缺陷产生和优化模具参数有重大意义。首先给出修正GTN模型的数值算法和子程序流程图。通过建立圆柱棒和剪切板材的单轴拉伸有限元仿真,验证模型可用于拉伸载荷或剪切载荷为主导的应力状态。其次通过棒材和剪切板材的高温拉伸实验得到了25Cr Mo4钢的应力应变曲线和剪切断裂应变。对拉断后试样的断口进行观察,得到不同应力状态下金属断裂机理。设计正交试验,通过有限元反向求解法结合显微图像分析,得到25Cr Mo4钢的修正GTN模型损伤参数。最后在Creo软件中完成楔横轧模具的特征建模方法。通过楔横轧仿真分析得出轴向拉应力过大和交变的剪切应力是导致心部缺陷产生的主要原因。结合轧件心部受力、变形特点和修正损伤模型,建立耦合损伤的楔横轧仿真模型,得到轧制过程中各个损伤分量的演化规律。分析不同成形参数对轧件心部损伤的影响,为实际生产中合理设计模具和减少轧件心部缺陷的产生提供了参考。
王永鑫[7]（2020）在《基于大型真三轴试验的粗粒土力学特性研究》文中指出粗粒土作为持力层或填筑材料在工程中的应用越来越多。粗粒土的许多性质与砂相似,却又有很大区别。首先,粗粒土的粒径和级配区间远大于砂土,因此对试验设备提出了更高的要求;另外,颗粒破碎是粗粒土区别于其它岩土材料的重要特征,为了更好地揭示粗粒土的工程性质,有必要利用大型真三轴试验仪,研究粗粒土颗粒破碎及强度和变形的影响。在西安理工大学已经开发的小型真三轴仪的基础上,进一步自主研发了试样尺寸为300 mm?300 mm?600 mm,竖向刚性、水平面内正交两向柔性的大型真三轴伺服加载机构。克服了仪器尺寸增大带来的三向加载干扰问题,采用PID闭合控制算法优化了自动控制系统的稳定性问题。本文利用大型真三轴仪进行了一系列不同围压和不同中主应力条件的剪切试验,研究了粗粒土的卸载回弹特性、应力交叉性、剪胀性以及抗剪强度特性等,并通过颗粒筛分试验揭示了颗粒破碎对粗粒土抗剪强度的影响,最终在临界状态理论框架下建立了考虑颗粒破碎的弹塑性本构模型。本文主要取得以下研究成果:（1）建立了以小主应力和球应力为变量的粗粒土回弹模量预估模型,当其中一个变量保持不变时,回弹模量随另一变量呈非线性变化,在双对数坐标系上为线性关系。揭示了粗粒土真三轴应力条件下的卸荷特性,以及应力路径和材料响应对粗粒土回弹变形特性的影响。（2）剪胀关系中剪胀因子开始于一个很高的正值,随着应力比的增加而迅速减小,最终处于剪胀状态。在同一中主应力条件下,随着球应力的增大,相变状态特征点对应的应力比增大,达到破坏应力比时的剪胀性减弱,说明球应力越大,对剪胀变形的抑制趋势越明显。在同一球应力下,不同中主应力状态下的破坏应力比随特定试验而变化,随着中主应力系数的增大,剪胀趋势也增大。（3）真三轴应力状态下,粗粒土的抗剪强度特性表现为非线性,在子午面上符合幂函数关系曲线,内摩擦角随球应力增大而减小。（4）荷载作用下粒状岩土材料的颗粒破碎改变了颗粒组构,从而影响其力学特性。阐述了颗粒产生不同破碎形态的微观机理,揭示了颗粒破碎是粗粒土抗剪强度非线性变化的重要影响因素。颗粒发生破碎后,粒间应力重新分布,颗粒重新排列产生的变形为不可恢复变形,颗粒破碎情况越严重,抗剪强度非线性变化越明显。（5）基于粗粒土大型真三轴试验的研究,揭示了颗粒破碎对粗粒土的剪胀性和抗剪强度的影响,颗粒破碎不仅影响剪胀方程,还影响强度包线、硬化准则或硬化参数。因此,基于临界状态概念和塑性理论,通过运用非关联流动的运动型屈服函数,建立了考虑颗粒破碎的粗粒土弹塑性本构模型。该模型采用了与修正剑桥模型相类似的椭圆塑性势面,与其不同的是引入了相变状态应力比和颗粒破碎参数的概念,同时考虑了材料的剪胀性和颗粒可碎性。（6）在当前的模型中,p–q平面分为两个不同的区域。低于相变状态应力比（Mc）的应力状态都会产生塑性体积收缩,而高于Mc值的应力状态会诱发塑性体积膨胀。在现有模型中,颗粒破碎对塑性剪切变形和体积应变的影响被适当地考虑在内,通过10个模型参数描述了粗粒土的整体弹塑性行为。根据真三轴试验结果验证了模型的合理性,结果表明,该模型能准确评估粒状可破碎粗粒土的应力应变、剪胀和颗粒破碎影响,且模型参数物理意义明确,可以为工程设计和施工提供有价值的参考。
王中美[8]（2020）在《考虑强度差效应和各向异性的屈服模型》文中认为板料冲压是汽车制造过程中的重要生产方法,冲压件成形质量的优劣对汽车的生产成本和生产效率都会产生很大的影响。金属薄板的各向异性与拉-压强度差效应（SD效应）在板料成形过程中决定着成形件的精度与质量。因此,如何准确描述板料成形过程中的塑性本构关系以及力学性能,对塑性成形理论的发展具有重要推动作用,对实际生产将具有重要的工程应用价值。本文以汽车轻量化中金属薄板的成形过程为背景,以金属塑性成形原理为基础,对考虑拉-压不对称性的各向异性屈服模型进行了研究。推导了 Yld2000-SD与CPB06ex2拉-压不对称性屈服准则的理论公式,采用多种金属材料的实验数据标定了其各向异性系数,并比较了各自的预测效果;编写了 CPB06ex2屈服模型的用户子程序,通过数值模拟表征ZEK100-O镁合金的各向异性,验证了 CPB06ex2屈服模型的准确性与可靠性。本文首先综述了国内外学者对屈服模型的研究进展及取得的成果,详细介绍了Hill48、Yld89、CB2001等几种经典的各向异性屈服准则,总结了各自的优缺点及适用场合。其次采用不同材料的实验数据标定了各模型的系数,并对其拟合精度进行了定量分析。为研究板料成形中出现的各向异性与拉-压强度差效应,基于Yld2000-SD屈服模型,重点推导了单向拉伸/压缩屈服应力与等双轴拉伸屈服应力的公式。选取了四种金属材料的实验数据,标定了 Yld2000-SD屈服函数的各向异性系数,从屈服轨迹、屈服应力及各向异性系数三方面比较了未考虑拉-压强度差效应的Yld2000-2D和考虑拉-压强度差效应的Yld2000-SD屈服准则的拟合效果。通过对比发现,Yld2000-SD屈服准则整体上比Yld2000-2D屈服准则更能准确地预测单向压缩屈服应力及各向异性系数,尤其适用于两种SD效应证明显的镁合金AZ31-Mg和Zirconium。为表征密排六方晶格结构金属的各向异性,本文采用CPB06ex2屈服模型,建立了等效塑性应变表达式,推导了 CPB06ex2屈服模型的理论公式。在考虑应变历史的前提下,采用ZEK100-O镁合金的实验数值标定了非关联流动法则下模型的系数,归纳了各系数关于累积塑性应变的演化方程。采用动力显式算法,编写了 VUMAT 子程序并嵌入到ABAQUS有限元软件中,对ZEK100-O试样进行数值模拟并与实验数据进行对比,通过相关系数R的定量分析验证了上述屈服模型的准确性及可靠性。本文的研究成果对镁合金等各向异性及拉-压强度差效应明显的金属材料的本构模型研究具有应用价值,为进一步提升具有明显强度差效应和各向异性的金属材料成形过程的模拟精度提供了支持。
林辉[9]（2020）在《湿热老化对强度非对称性PMMA纳米压入力学性能的影响研究》文中研究表明作为常见的工程塑料Poly（methyl methacrylate）即PMMA由于其自身优异的物化性能而受到广泛的应用,因此其服役工况通常较为复杂。PMMA作为常见的结构件,为了可靠评估其使役性能和寿命,需要全面了解其力学性能。微纳米压入法作为一种先进的材料力学性能检测方法,多用于各类工程材料的力学行为的表征测试,而压入尺寸效应是不可避免的。轻量化及节能减排是汽车、微电子以及航空航天等领域重要课题之一,因此新型材料的制备和测试方法的改进是工业界和科研界的研究方向。基于此,综合各方面需求的考虑,本文采用实验和理论相结合的方法,研究了PMMA压入尺寸效应及其在人工加速老化处理后的压入力学性能,具体开展了以下方面的研究工作:（1）基于强度非对称屈服函数及剪切转变塑性PMMA压入尺寸效应的研究;（2）湿热老化对PMMA压入尺寸效应及其力学性能的影响;（3）湿热老化对PMMA压入蠕变性能的影响。基于实验现象且充分考虑物理机制的基础上修正了描述PMMA材料屈服行为的屈服函数,该函数综合考虑了PMMA力学性能相关的影响因素即静水压力与正应力方向;进一步通过单独引入控制参数以此来解耦不同因素对PMMA屈服行为的影响:静水压相关性通过引入平均应力P表征且通过参数b进行其相关性控制,而强度非对称性则通过采用应力偏量主值的奇函数形式表征;进一步通过宏观的复合加载实验进行PMMA材料屈服函数参数的标定。结合无定形材料塑性变形物理本质,基于剪切转变塑性理论框架建立了描述PMMA材料压入尺寸效应的理论预测模型,研究发现无定型材料的压入尺寸效应是由于压头下方变形区域内离散剪切转变区的体积、加载工况以及材料力学性能等因素的综合作用引起的,且剪切转变区的体积表现出应变率正相关,从而导致了其特征深度随应变率的增加而增加。针对湿热老化处理后的PMMA进行了不同应变率下的纳米压入实验,分析了不同工况下PMMA压入力学响应的差异,且老化处理后的PMMA的压入力学性能均具有明显的压入尺寸效应。同样基于剪切转变塑性理论探讨了老化处理后PMMA压入尺寸效应的差异,计算得到了不同工况下PMMA压头下方剪切转变区的体积,建立了相应的函数使之与老化时长和应变率进行关联,获得了不同老化时长与不同应变率下表征老化PMMA压入力学性能尺寸无关的特征深度,发现dsp与应变率及老化时长呈正相关性,进而通过计算得到能客观表征老化处理后PMMA的力学性能的度量即压入弹性模量和硬度值。分析了老化时长对PMMA压入性能的影响,发现其表现出随着老化时长的增加而逐渐降低的趋势,基于PMMA老化时效处理的微观机理解释了实验结果中表现出的老化作用的逐渐降低的现象,通过建立老化时长及应变率与?之间的函数关系从而构建出了能预测老化后PMMA的压入尺寸效应的理论模型并且进行了相关的可靠性验证,发现所提出的模型能较好地预测老化PMMA的压入力学性能。研究了老化时长对PMMA的压入蠕变力学行为的影响,发现PMMA的压入蠕变位移随老化时间的增加而增加,而增加速率随着老化时间的增加而降低;利用串联了三个Voigt模型的广义开尔文模型能较好地描述PMMA压入保载阶段的蠕变位移响应,每个Voigt模型分别对应于分子链整体的运动、链段的运动以及支链（侧基）和链节的运动以表征蠕变过程中具有不同压深及延迟时间的粘弹性变形;通过对比各类型变形对压入蠕变变形的贡献分析了老化时长对PMMA压入蠕变响应影响的机理,其中Rhe随老化时长的增加先降低后增加,反映了湿热老化处理降低材料的压入弹性模量,而Rhev（10）Rhv表现出随着老化时间的增加先增加后降低,则主要是由于不同老化阶段其不同的老化机理所导致的;进一步分析老化时长对PMMA压入保载阶段的蠕变柔量和时间延迟谱的影响从另一个角度说明了模型中不同Voigt模型所表征的PMMA中不同运动单元在外部负载下的响应的差异;通过分析不同老化时长处理后PMMA的应变率敏感指数发现其与老化时长对Rhev（10）Rhv的影响规律具有强烈一致性,从实验的角度证明了一般连续介质固体的应变率敏感性是由于其材料内在的时间相关的变形的属性所引起的。
赵雨浓[10]（2020）在《先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为研究》文中认为先进热结构材料是指可以在高温、化学腐蚀等极端环境下,承受复杂应力载荷并长时间服役的特种材料。由于在高温环境下优异的物理化学性能,它们在航空航天等国防经济重点领域被广泛应用。本文聚焦于先进热结构材料的高温氧化行为以及热-力-氧耦合失效机制。主要进行了以下研究:（1）在小变形框架下,建立了相场氧化模型描述向内扩散主导的氧化行为。氧化扩散过程由时间依赖的Cahn-Hilliard方程描述,材料变形由理想弹塑性本构和Norton幂律蠕变关系描述。基于标准的Galerkin格式和Newton-Raphson迭代方法,实现了该问题的有限元计算程序。然后,以金属锆氧化为对象,研究了初始粗糙表面和孔洞缺陷对氧化过程中力学行为的影响,讨论了保护性氧化层的力学失效机理,并与相关的实验观测进行了比较。（2）在有限变形框架下,建立了考虑质量扩散、氧化反应、粘弹性有限变形以及相互间耦合作用的连续介质模型。基于热力学约束条件,导出了相应的本构方程。采用剪应力依赖的Eyring粘性模型描述了高温环境下的变形行为。通过在扩散系数中引入物相依赖的惩罚因子,实现了尖锐物相界面的自动标记和追踪。随后,以SiC纤维为研究对象,深入分析了氧化过程中表面裂纹的形成机理。（3）基于热重分析（TGA）、扫描电子显微镜（SEM）观测和X射线断层扫描（CT）技术,研究了改性C/C和C/SiC复合材料的高温氧化行为。在此基础上,建立了损伤诱导的短路扩散模型。对于陶瓷基体,采用弹性损伤本构描述其内部微裂纹的起始和演化过程。并基于对真实物理过程的简化假设,将O2分子的扩散系数定义为材料损伤因子的线性函数。对于增强相材料,考虑了其氧化反应,并建立了氧化程度依赖的各向异性本构模型。最后,对三个典型尺度下的C/SiC复合材料耦合失效行为进行了计算分析。（4）采用三点弯断裂韧性实验标准,测试了不同氧化温度、不同氧化时间的二维编织C/SiC复合材料断裂韧性值。基于SEM断面观测与载荷位移曲线汇总分析,指出氧化失重是影响断裂韧性变化的关键指标。并建立了断裂韧性随氧化失重变化的线性经验公式。可为其服役过程中的可靠性评价提供指标。
二、Effect of hydrostatic stress on yield function and plastic constitutive relations（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Effect of hydrostatic stress on yield function and plastic constitutive relations（论文提纲范文）
（1）基于VUMAT的海洋结构物撞冰行为数值仿真（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 海冰材料特性 |
| 2 冰材料VUMAT开发 |
| 2.1 VUMAT子程序算法结构 |
| 2.2 VUMAT子程序验证 |
| 3 刚性直立圆柱撞冰数值模拟 |
| 3.1 模型介绍 |
| 3.2 网格尺寸敏感性分析 |
| 3.3 模拟结果分析 |
| 3.3.1 冰排损伤分析 |
| 3.3.2 冰载荷特性分析 |
| 4 刚性勺型艏冲撞式破冰数值模拟 |
| 4.1 模型介绍 |
| 4.2 模拟结果分析 |
| 4.2.1 破冰动响应分析 |
| 4.2.2 冰层厚度的影响 |
| 5结论 |
（2）多孔形状记忆合金超弹性-塑性及晶粒尺寸效应的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 形状记忆合金概述 |
| 1.2.1 微观相变机制 |
| 1.2.2 超弹性和形状记忆效应 |
| 1.2.3 形状记忆合金的发展 |
| 1.3 形状记忆合金超弹性-塑性研究现状 |
| 1.4 多孔形状记忆合金超弹性-塑性研究现状 |
| 1.5 SMA和多孔SMA晶粒尺寸效应的研究现状 |
| 1.6 本文主要工作 |
| 2 形状记忆合金和纳米形状记忆合金的本构模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 形状记忆合金的本构模型 |
| 2.2.1 宏观唯象本构模型 |
| 2.2.2 基于塑性理论的本构模型 |
| 2.2.3 细观力学本构模型 |
| 2.2.4 考虑塑性变形的形状记忆合金本构模型 |
| 2.3 考虑晶粒尺寸效应的形状记忆合金本构模型 |
| 2.4 小结 |
| 3 考虑孔隙形状的多孔形状记忆合金本构关系 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于GTN模型的本构关系 |
| 3.2.1 宏观屈服方程 |
| 3.2.2 本构模型的建立 |
| 3.2.3 数值结果与讨论 |
| 3.3 考虑孔隙形状的超弹性分析 |
| 3.3.1 相变函数 |
| 3.3.2 考虑孔隙形状的多孔形状记忆合金的本构模型 |
| 3.3.3 数值计算与结果分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 多孔形状记忆合金的超弹性及塑性分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 考虑孔隙形状的超弹性-塑性分析 |
| 4.2.1 基于相变函数和屈服函数的本构关系 |
| 4.2.2 数值计算与结果分析 |
| 4.3 循环荷载下多孔形状记忆合金本构模型 |
| 4.3.1 本构模型 |
| 4.3.2 数值结果 |
| 4.4 小结 |
| 5 多孔形状记忆合金的尺寸效应 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 纳米晶形状记忆合金的尺寸效应 |
| 5.2.1 本构模型 |
| 5.2.2 结果与分析 |
| 5.3 纳米形状记忆合金的拉压不对称性 |
| 5.3.1 本构模型 |
| 5.3.2 数值结果 |
| 5.4 纳米多孔形状记忆合金的晶粒尺寸效应 |
| 5.4.1 本构关系 |
| 5.4.2 数值结果 |
| 5.5 纳米多孔形状记忆合金的循环变形 |
| 5.5.1 本构模型 |
| 5.5.2 数值结果 |
| 5.6 小结 |
| 附录 A |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冻土力学特性的试验研究 |
| 1.2.2 强度准则研究 |
| 1.2.3 弹塑性本构理论研究 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 复杂应力路径下的冻土力学试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 冻结根河粉质黏土的力学试验研究 |
| 2.2.1 试验概况 |
| 2.2.2 子午面内应力路径试验的原理和方法 |
| 2.2.3 基于小应变LVDT装置的局部应变测量方法 |
| 2.2.4 不考虑试样体积变化的复杂应力路径试验 |
| 2.2.5 局部应变测量下的复杂应力路径试验 |
| 2.3 冻结兰州粉质黏土的力学试验研究 |
| 2.3.1 试验概况 |
| 2.3.2 各向等压路径的单调加载与加卸载循环试验 |
| 2.3.3 常规三轴压缩路径的单调加载与加卸载循环试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 冻结粉质黏土的强度准则研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 子午面上的强度轨迹 |
| 3.2.1 冻结根河粉质黏土的强度特征 |
| 3.2.2 冻结兰州粉质黏土的强度特征 |
| 3.3 应力路径对强度的影响分析 |
| 3.3.1 初始围压的影响 |
| 3.3.2 应力增量方向角的影响 |
| 3.4 偏平面上的广义强度包线 |
| 3.5 主应力空间中冻结粉质黏土的强度准则 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 冻结粉质黏土的变形行为研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 弹塑性变形解耦原理 |
| 4.3 冻结根河粉质黏土的变形行为 |
| 4.3.1 初始围压对变形特征的影响分析 |
| 4.3.2 应力增量方向角对变形特征的影响分析 |
| 4.4 冻结兰州粉质黏土的变形行为 |
| 4.4.1 围压对变形特征的影响分析 |
| 4.4.2 考虑刚度衰减特性和压硬性影响的弹性变形指标 |
| 4.4.3 塑性变形演化特征 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 冻结粉质黏土的硬化参量研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基本概念 |
| 5.2.1 内变量 |
| 5.2.2 屈服面 |
| 5.2.3 硬化参量 |
| 5.3 弹塑性本构理论基本框架 |
| 5.4 硬化参量选取研究 |
| 5.4.1 常规三轴剪切过程中的塑性应变函数等值线 |
| 5.4.2 硬化参量等值线 |
| 5.4.3 塑性应变增量方向与塑性势 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 6.1 主要成果 |
| 6.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文目录 |
（4）筒形件强力旋压损伤模型及韧性断裂行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 损伤力学模型研究 |
| 1.3 解耦损伤模型 |
| 1.3.1 经验模型 |
| 1.3.2 孔洞长大模型 |
| 1.3.3 高温韧性断裂准则 |
| 1.4 耦合损伤模型 |
| 1.4.1 连续介质损伤模型 |
| 1.4.2 细观力学损伤模型 |
| 1.5 旋压成形韧性断裂研究现状 |
| 1.6 组织与性能定量关系的研究方法 |
| 1.7 本文的主要研究内容 |
| 第2章 实验材料及研究方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 室温韧性断裂试验 |
| 2.3 高温力学性能测试试验 |
| 2.4 Ti-6Al-4V合金筒形件力学性能测试试验 |
| 2.5 强力旋压实验设计 |
| 2.5.1 2024-T351 铝合金筒形件可旋性实验 |
| 2.5.2 2024-T351 铝合金多道次筒形件反旋试验 |
| 2.5.3 Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金热旋可旋性实验 |
| 第3章 低应力三轴度下的GTN模型修正及可靠性评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 筒形件可旋性试验结果及有限元模型的建立 |
| 3.3 现有的GTN剪切修正模型在旋压成形下的适用性评估 |
| 3.3.1 Xue的剪切修正模型 |
| 3.3.2 Malcher的剪切修正模型 |
| 3.3.3 Zhou的剪切修正模型 |
| 3.3.4 Jiang的剪切修正模型 |
| 3.3.5 现有剪切修正模型在旋压中的适用性评估 |
| 3.4 GTN模型的修正 |
| 3.5 修正GTN模型的数值实现方法 |
| 3.5.1 求解数值积分流程 |
| 3.5.2 修正GTN模型的验证 |
| 3.5.3 模型参数校订 |
| 3.6 修正GTN模型在筒形件可旋性试验中的验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于修正GTN模型的冷强旋损伤演化规律及断裂机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 筒形件强力旋压实验及有限元模型的建立 |
| 4.2.1 筒形件强力旋压试验设计及结果 |
| 4.2.2 筒形件强力旋压的有限元模型 |
| 4.3 2024-T351 筒形件强力旋压模拟结果 |
| 4.3.1 单道次旋压模拟结果 |
| 4.3.2 多道次强力旋压模拟结果 |
| 4.4 2024-T351 筒形件强力旋压断裂机理研究 |
| 4.4.1 单道次与多道次旋压过程中内变量演化规律的对比分析 |
| 4.4.2 筒形件多道次旋压断裂机理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于连续性介质损伤力学的热旋压损伤建模及断裂行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 损伤建模 |
| 5.3 Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金流变应力模型 |
| 5.3.1 热压缩实验分析 |
| 5.3.2 流动应力模型的建立 |
| 5.3.3 流动应力模型参数的确定 |
| 5.4 Mg-6Gd-5Y-0.3Zr合金热变形耦合损伤建模 |
| 5.5 数值积分算法 |
| 5.5.1 弹性预测 |
| 5.5.2 塑性修正 |
| 5.6 热损伤参数校正 |
| 5.7 热损伤模型在旋压中的应用 |
| 5.7.1 筒形件热旋压可旋性实验 |
| 5.7.2 热旋压可旋性模拟结果及验证 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 基于应变梯度-损伤耦合模型的旋压组织细观力学行为研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 CMSG理论及其在有限元中的实现 |
| 6.2.1 CSMG应变梯度本构 |
| 6.2.2 α_p相损伤建模 |
| 6.2.3 CMSG理论的数值实现方法 |
| 6.3 Ti-6Al-4V合金旋压件力学性能测试 |
| 6.4 基于微观结构的有限元建模 |
| 6.4.1 周期性边界条件及均匀化方法 |
| 6.4.2 材料属性 |
| 6.5 CMSG模型与传统塑性理论模型的对比 |
| 6.6 旋压纤维化组织对材料性能的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 海冰基本物理与力学特性 |
| 1.2.1 海冰类型 |
| 1.2.2 海冰物理特性 |
| 1.2.3 海冰力学特性 |
| 1.3 船-冰作用冰载荷预报研究的主要挑战 |
| 1.3.1 海冰复杂材料特性 |
| 1.3.2 合理的海冰失效模式 |
| 1.3.3 船-冰作用场景中的冰失效与冰载荷 |
| 1.4 冰与船-冰作用国内外研究现状 |
| 1.4.1 实验研究 |
| 1.4.2 数值模拟 |
| 1.5 本文研究内容与创新点 |
| 1.5.1 主要工作 |
| 1.5.2 本文创新点 |
| 第2章 应用于海冰压溃的非线性粘弹塑性冰材料模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 粘弹性理论与海冰粘弹性行为 |
| 2.2.1 线性粘弹性理论 |
| 2.2.2 海冰非线性粘弹性行为 |
| 2.3 海冰非线性粘弹性材料模型 |
| 2.3.1 基本假设与张量分解 |
| 2.3.2 非线性粘弹性模型 |
| 2.4 海冰非线性粘弹塑性材料模型 |
| 2.4.1 模型屈服准则与失效准则 |
| 2.4.2 非线性粘弹塑性材料模型 |
| 2.5 粘弹塑性模型的数值程序编制 |
| 2.5.1 基于中心差分的三维模型数值实现 |
| 2.5.2 基于半隐式图形返回算法的塑性修正 |
| 2.5.3 模型嵌入LS-DYNA子程序 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于有限元的冰连续性压缩特性数值研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 粘弹性模型数值程序验证 |
| 3.3 冰三轴应力下恒应变率实验的数值模拟 |
| 3.3.1 恒应变率实验描述 |
| 3.3.2 数值模型与参数 |
| 3.3.3 相同温度、不同应变率和围压对冰强度的影响 |
| 3.3.4 相同围压、不同温度和应变率对冰强度的影响 |
| 3.3.5 相同温度、不同孔隙率对冰单轴强度的影响 |
| 3.4 冰三轴应力下蠕变实验的数值模拟 |
| 3.4.1 蠕变实验描述 |
| 3.4.2 数值模型与参数 |
| 3.4.3 数值模拟结果与实验对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于有限元的冰山压溃失效模拟与冰载荷研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 海冰碰撞压溃失效机理 |
| 4.3 粘弹塑性模型数值程序验证 |
| 4.4 压痕实验的数值模拟 |
| 4.4.1 压痕实验描述 |
| 4.4.2 有限元模型与参数 |
| 4.4.3 冰载荷与压力-面积曲线的数值和实验对比 |
| 4.4.4 静水应力、最大主应力与有效塑性应变分析 |
| 4.5 球形冰和刚板的碰撞模拟 |
| 4.5.1 数值模型与参数 |
| 4.5.2 冰载荷与压力-面积曲线分析 |
| 4.5.3 静水应力与有效塑性应变分析 |
| 4.6 压痕实验与球形冰-刚板碰撞对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 基于扩展有限元法的层冰裂纹模拟方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 扩展有限元法概述 |
| 5.2.1 扩展有限元法基本理论 |
| 5.2.2 内聚力模型的理论基础 |
| 5.2.3 内聚力模型在扩展有限元中的应用 |
| 5.3 层冰断裂问题的扩展有限元模型 |
| 5.3.1 层冰体单元材料模型 |
| 5.3.2 裂纹初始与扩展准则 |
| 5.3.3 船-层冰接触计算方法 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 应用扩展有限元的层冰碰撞断裂失效模拟与冰载荷研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 层冰断裂失效过程与机理 |
| 6.3 基于扩展有限元的船-层冰碰撞实地测试与数值模型 |
| 6.3.1 登陆艇艇艏与层冰碰撞实地测试 |
| 6.3.2 有限元模型与材料模型参数设置 |
| 6.3.3 网格敏感性研究 |
| 6.4 层冰弯断过程分析 |
| 6.4.1 弯断裂纹的初始与扩展 |
| 6.4.2 弯断冰载荷与层冰变形 |
| 6.4.3 层冰应力分析 |
| 6.5 层冰劈裂过程分析 |
| 6.5.1 劈裂裂纹的初始与扩展 |
| 6.5.2 层冰变形与应力分析 |
| 6.6 弯断裂纹和劈裂裂纹同时出现 |
| 6.7 不同碰撞速度和艇艏倾角对层冰断裂和冰载荷的影响 |
| 6.7.1 不同碰撞角度和速度下的数值模拟与实验对比 |
| 6.7.2 碰撞速度和艇艏倾角对层冰变形与应力的影响 |
| 6.7.3 碰撞速度和艇艏倾角对断裂模式的影响 |
| 6.8 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 附录 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）基于修正GTN模型的楔横轧轴类件心部缺陷研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景及意义 |
| 1.2 楔横轧工艺概述 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 韧性损伤模型研究现状 |
| 1.3.2 韧性断裂准则研究现状 |
| 1.3.3 楔横轧心部缺陷研究现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 细观损伤模型及其数值实现算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 剪切修正损伤模型 |
| 2.2.1 屈服函数 |
| 2.2.2 流动法则 |
| 2.2.3 材料的塑性行为 |
| 2.2.4 损伤变量演化规律 |
| 2.3 剪切修正GTN模型的数值实现算法 |
| 2.3.1 本构积分算法 |
| 2.3.2 数值算法的实现过程 |
| 2.3.3 数值算法流程图 |
| 2.4 损伤模型子程序的测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 25CrMo4 钢的高温变形及微观形貌分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 合金钢25Cr Mo4 的高温变形实验 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验设备及实验方案 |
| 3.2.3 实验结果及其分析 |
| 3.3 断口形貌与微观组织分析 |
| 3.3.1 断口形貌分析 |
| 3.3.2 断口微观组织分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 细观损伤模型参数标定及其优化 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型参数的确定 |
| 4.2.1 屈服函数修正系数 |
| 4.2.2 初始孔洞体积分数 |
| 4.2.3 新孔洞形成相关的损伤参数 |
| 4.2.4 临界孔洞体积分数与断裂时孔洞体积分数 |
| 4.3 正交试验 |
| 4.4 圆柱棒的单轴拉伸数值模拟 |
| 4.4.1 数值模型的建立 |
| 4.4.2 棒材单轴拉伸数值模拟结果 |
| 4.5 剪切板材的单轴拉伸数值模拟 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于修正GTN模型的楔横轧数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 楔横轧模具设计 |
| 5.2.1 模具设计原则 |
| 5.2.2 模具的三维模型构建 |
| 5.3 楔横轧件心部缺陷的产生机理研究 |
| 5.3.1 楔横轧仿真模型的建立 |
| 5.3.2 有限元模拟结果分析 |
| 5.3.3 不同应力状态下孔洞的变形行为 |
| 5.4 基于修正GTN模型的楔横轧数值模拟及损伤行为分析 |
| 5.4.1 基于修正GTN模型的楔横轧仿真模型的建立 |
| 5.4.2 楔横轧过程损伤行为 |
| 5.5 成形参数对心部损伤的影响 |
| 5.5.1 成形角对心部损伤的影响 |
| 5.5.2 展宽角对心部损伤的影响 |
| 5.5.3 断面收缩率对心部损伤的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）基于大型真三轴试验的粗粒土力学特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及选题意义 |
| 1.2 粗粒土静力特性与本构模型的研究 |
| 1.2.1 粗粒土回弹特性研究现状 |
| 1.2.2 粗粒土剪胀性研究现状 |
| 1.2.3 粗粒土抗剪强度研究现状 |
| 1.2.4 粗粒土颗粒破碎性研究现状 |
| 1.2.5 粗粒土本构模型研究现状 |
| 1.3 论文的主要工作 |
| 1.4 论文的组织结构 |
| 2 刚柔混合型大型真三轴仪研发与改进 |
| 2.0 真三轴仪发展历程 |
| 2.1 大型真三轴仪XAUT-300 仪器介绍 |
| 2.1.1 轴向双向伺服加载系统 |
| 2.1.2 侧向柔性伺服加载系统 |
| 2.1.3 围压隔离平衡装置 |
| 2.1.4 PID闭环控制系统 |
| 2.2 真三轴仪控制程序编写原理 |
| 2.2.1 真三轴仪加载方式及控制原理 |
| 2.2.2 操作控制界面 |
| 2.3 试验操作过程 |
| 2.3.1 试样制备及安装 |
| 2.3.2 试样固结 |
| 2.3.3 试样剪切 |
| 2.4 系统测试与精度验证 |
| 2.4.1 仪器标定 |
| 2.4.2 功能测试 |
| 2.5 小结 |
| 3 真三轴应力状态下粗粒土力学特性研究 |
| 3.1 粗粒料及其物性指标 |
| 3.2 试验方案 |
| 3.2.1 等 b等 σ_3试验 |
| 3.2.2 等b等p试验 |
| 3.3 粗粒土的应力交叉性 |
| 3.4 粗粒土的弹性变形特性 |
| 3.4.1 应力-应变滞回现象 |
| 3.4.2 体积变形特性 |
| 3.4.3 回弹模量应力状态相关性分析 |
| 3.4.4 小结 |
| 3.5 粗粒土的剪胀特性 |
| 3.6 粗粒土的抗剪强度特性 |
| 3.6.1 粗粒土的应力应变特性 |
| 3.6.2 抗剪强度非线性 |
| 3.6.3 真三轴应力条件下粗粒土的强度破坏规律 |
| 3.7 粗粒土的颗粒破碎特性 |
| 4 粗粒土颗粒破碎研究 |
| 4.1 颗粒破碎 |
| 4.1.1 颗粒破碎现象的微观认识 |
| 4.1.2 颗粒破碎因素 |
| 4.2 颗粒破碎分析 |
| 4.2.1 颗粒破碎形态 |
| 4.2.2 破碎引起的颗粒级配变化 |
| 4.2.3 颗粒破碎量化指标 |
| 4.2.4 颗粒破碎对强度包络线影响 |
| 4.2.5 颗粒破碎对剪胀性的影响 |
| 4.3 颗粒破碎能 |
| 4.4 小结 |
| 5 考虑颗粒破碎特性的弹塑性本构模型 |
| 5.1 建立考虑颗粒破碎弹塑性模型的基本思路 |
| 5.1.1 剪胀方程 |
| 5.1.2 颗粒破碎能 |
| 5.2 粗粒土弹塑性本构模型 |
| 5.2.1 临界状态理论 |
| 5.2.2 统一CSSM框架下粗粒土的特征描述 |
| 5.3 本构模型的建立 |
| 5.3.1 屈服函数与塑性势函数 |
| 5.3.2 构建硬化参量 |
| 5.3.3 本构关系 |
| 5.3.4 模型试验验证 |
| 5.3.5 π平面上的相变状态线 |
| 5.4 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（8）考虑强度差效应和各向异性的屈服模型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 屈服准则的分类 |
| 1.3 各向异性屈服准则的发展及现状 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第2章 各向异性本构关系理论 |
| 2.1 晶体的塑性变形机制 |
| 2.2 硬化模型 |
| 2.3 流动法则 |
| 2.4 几种经典屈服准则的介绍 |
| 2.4.1 Hill48屈服准则 |
| 2.4.2 Yld89屈服准则 |
| 2.4.3 Yld91屈服准则 |
| 2.4.4 Yld96 屈服准则 |
| 2.4.5 Yld2004-18p屈服准则则 |
| 2.4.6 CB2001屈服准则 |
| 2.5 屈服准则的参数标定及精度比较 |
| 2.6 用户材料子程序简介 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 YLD2000-SD拉-压非对称各向异性屈服准则 |
| 3.1 拉-压强度差效应屈服准则 |
| 3.2 Yld2000-2D屈服准则 |
| 3.3 Yld2000-SD屈服准则 |
| 3.4 Yld2000-SD各向异性参数的标定 |
| 3.5 Yld2000-SD屈服准则的验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 CPB06EX2拉-压非对称各向异性屈服准则 |
| 4.1 CPB06屈服准则 |
| 4.2 CPB06ex2屈服准则 |
| 4.3 AZ31镁合金薄板参数标定 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 ZEK100-O稀土镁合金的各向异性 |
| 5.1 Yld2000-SD预测ZEK100-O稀土镁合金 |
| 5.2 CPB06ex2预测ZEK100-O稀土镁合金 |
| 5.3 CPB06ex2屈服准则的数值模拟及验证 |
| 5.4 缺口试的数值仿真 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要工作和成果 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间主要研究成果 |
（9）湿热老化对强度非对称性PMMA纳米压入力学性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 PMMA概述 |
| 1.2 PMMA力学性能研究 |
| 1.2.1 简单加载条件下的响应 |
| 1.2.2 复合加载实验方法 |
| 1.3 材料压入尺寸效应 |
| 1.3.1 晶体材料尺寸效应 |
| 1.3.2 玻璃聚合物尺寸效应 |
| 1.4 湿热老化对高聚物材料力学性能的影响 |
| 1.5 材料压入蠕变行为的研究现状 |
| 1.6 本文主要研究内容 |
| 第二章 考虑强度非对称性及静水压相关性的屈服函数 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 材料及实验过程 |
| 2.2.1 实验材料与试样 |
| 2.2.2 复合加载实验 |
| 2.3 PMMA屈服函数 |
| 2.3.1 屈服函数概述 |
| 2.3.2 经典屈服准则 |
| 2.3.3 PMMA屈服函数 |
| 2.4 PMMA复合加载实验屈服轨迹 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于剪切转变塑性理论PMMA压入尺寸效应研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 纳米压痕实验 |
| 3.3 微压入尺寸效应 |
| 3.3.1 压入尺寸效应 |
| 3.3.2 压入尺寸效应的微观解释 |
| 3.4 剪切转变塑性理论 |
| 3.4.1 理论部分 |
| 3.4.2 PMMA纳米压入测量值 |
| 3.4.3 PMMA的纳米压入尺寸效应 |
| 3.5 应变率对PMMA特征深度的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 湿热老化对PMMA压入硬度的影响 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 实验材料及纳米压痕实验 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 纳米压入实验测试 |
| 4.3 不同湿热老化时间下PMMA压痕实验结果 |
| 4.3.1 加载段载荷历程曲线 |
| 4.3.2 压入应变率 |
| 4.3.3 载荷位移曲线 |
| 4.3.4 压入模量及硬度 |
| 4.4 湿热老化处理后PMMA压入尺寸效应 |
| 4.4.1 STz体积及激活能 |
| 4.4.2 χ-压入深度曲线 |
| 4.4.3 压入尺寸无关模量及硬度 |
| 4.5 湿热老化处理后PMMA压入连续硬度的预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 湿热老化对PMMA压入蠕变性能的影响 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 压入蠕变实验 |
| 5.2.1 实验设置 |
| 5.2.2 加载段弹塑性分析 |
| 5.3 不同老化时间下PMMA压入蠕变位移及蠕变应变率 |
| 5.3.1 湿热老化对PMMA压入蠕变位移的影响 |
| 5.3.2 湿热老化对PMMA蠕变应变率的影响 |
| 5.4 PMMA压入蠕变形为的模型描述 |
| 5.4.1 广义开尔文模型 |
| 5.4.2 压入弹性位移 |
| 5.4.3 Vogit单元数量的确定 |
| 5.4.4 老化时长对压入蠕变行为的影响 |
| 5.5 蠕变柔量和延迟时间谱 |
| 5.5.1 蠕变柔量 |
| 5.5.2 延迟时间谱 |
| 5.6 应变率敏感指数 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 论文的创新成果 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简介 |
| 2 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 3 参与的科研项目 |
| 学位论文数据集 |
（10）先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 先进热结构材料背景介绍 |
| 1.1.1 材料分类及其应用 |
| 1.1.2 高温有氧环境下的失效行为 |
| 1.2 单相热结构材料高温氧化机理与耦合变形模型研究现状 |
| 1.2.1 实验研究与氧化机理分析 |
| 1.2.2 热-力-氧耦合变形模型与计算方法 |
| 1.3 热结构复合材料高温氧化行为与氧化模型研究现状 |
| 1.3.1 氧化行为实验表征 |
| 1.3.2 宏细观氧化模型 |
| 1.4 热结构复合材料宏观热-力-氧耦合失效研究现状 |
| 1.5 前人工作总结与存在的不足 |
| 1.6 本文主要创新点与研究内容 |
| 第二章 小变形框架下单相热结构材料的热-力-氧耦合变形模型与计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热-力-氧耦合变形模型 |
| 2.2.1 粘弹塑性本构模型 |
| 2.2.2 基于Cahn-Hilliard方程的质量扩散描述 |
| 2.3 热-力-氧耦合计算方法及数值实现 |
| 2.4 金属锆高温氧化过程模拟与失效分析 |
| 2.4.1 一维氧化过程计算 |
| 2.4.2 含缺陷的氧化过程计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 有限变形框架下单相热结构材料的热-力-氧耦合变形模型及应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于热力学约束的热-力-氧耦合有限变形模型 |
| 3.2.1 变形描述 |
| 3.2.2 守恒方程 |
| 3.2.3 自由能密度 |
| 3.2.4 本构关系 |
| 3.2.5 参数定义 |
| 3.3 SiC纤维高温氧化环境下的失效行为分析 |
| 3.3.1 控制方程 |
| 3.3.2 热重计算与实验对比 |
| 3.3.3 应力演化与失效分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 热结构复合材料高温氧化行为表征与细观氧化模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于CT扫描的热结构复合材料氧化机理分析 |
| 4.2.1 改性C/C复合材料 |
| 4.2.2 C/SiC复合材料 |
| 4.3 损伤诱导的微结构氧化短路模型 |
| 4.3.1 本构关系 |
| 4.3.2 反应扩散方程 |
| 4.3.3 数值计算方法 |
| 4.4 不同尺度下C/SiC复合材料氧化失效分析 |
| 4.4.1 SiC包覆C纤维单丝氧化失效计算 |
| 4.4.2 C/SiC单胞氧化失效计算 |
| 4.4.3 C/SiC块体氧化计算与实验对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 热结构复合材料热-力-氧耦合宏观断裂行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 不同氧化条件下C/SiC复合材料断裂行为测试 |
| 5.2.1 试样准备 |
| 5.2.2 高温氧化处理 |
| 5.2.3 断裂韧性测试 |
| 5.3 氧化程度对断裂行为的影响讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 相场氧化模型中的余量向量与切线矩阵 |
| 附录 B 粘弹塑性本构模型应力状态更新算法 |
| 附录 C 指数型损伤本构软化因子 |
| 附录 D 指数型损伤本构切线刚度矩阵的具体表达式 |
| 附录 E 复合材料氧化模型中的余量向量与切线矩阵 |
| 博士期间发表和完成的论文 |
| 致谢 |
四、Effect of hydrostatic stress on yield function and plastic constitutive relations（论文参考文献）
- [1]基于VUMAT的海洋结构物撞冰行为数值仿真[J]. 张佳男,袁昱超,唐文勇. 船舶工程, 2021(07)
- [2]多孔形状记忆合金超弹性-塑性及晶粒尺寸效应的研究[D]. 朱想. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]复杂应力路径下冻结粉质黏土的强度准则与硬化参量研究[D]. 王宝萱. 内蒙古大学, 2021(12)
- [4]筒形件强力旋压损伤模型及韧性断裂行为研究[D]. 吴鹤. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [5]基于有限元与扩展有限元的船—冰作用中冰失效与冰载荷数值模拟研究[D]. 徐莹. 上海交通大学, 2020(01)
- [6]基于修正GTN模型的楔横轧轴类件心部缺陷研究[D]. 孙洪涛. 燕山大学, 2020(01)
- [7]基于大型真三轴试验的粗粒土力学特性研究[D]. 王永鑫. 西安理工大学, 2020(01)
- [8]考虑强度差效应和各向异性的屈服模型[D]. 王中美. 齐鲁工业大学, 2020
- [9]湿热老化对强度非对称性PMMA纳米压入力学性能的影响研究[D]. 林辉. 浙江工业大学, 2020(02)
- [10]先进热结构材料高温氧化模型及热-力-氧耦合行为研究[D]. 赵雨浓. 北京大学, 2020(01)