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钛合金绝热剪切的敏感性分析及环境温度的影响

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稀有金属材料与工程 2011年第5期40卷 788-792页

作者：王学滨辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

通过引入与Batra及Kim类似的观点,将绝热剪切带宽度定义为绝热剪切带的中心区域的宽度(w5%),在该区域上温度比其峰值小5%,利用Johnson-Cook模型及梯度塑性理论分析Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度随环境温度的演变规律。计算表明,随着环境温... 详细信息

通过引入与Batra及Kim类似的观点,将绝热剪切带宽度定义为绝热剪切带的中心区域的宽度(w5%),在该区域上温度比其峰值小5%,利用Johnson-Cook模型及梯度塑性理论分析Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度随环境温度的演变规律。计算表明,随着环境温度的升高,绝热剪切带宽度增加,这与许多实验观测结果一致。当绝热剪切带的总厚度在上限时,绝热剪切带宽度-环境温度曲线是稍微上凹的;但是,当绝热剪切带的总厚度在下限时,绝热剪切带宽度-环境温度曲线基本上是直线,著名的Dodd及Bai模型无法预测这些新现象。关于绝热剪切带宽度的计算结果非常接近于Liao及Duffy的实测结果。在忽略应变硬化的条件下,采用线性软化模型及梯度塑性理论推导w5%的简化解析式,发现环境温度、密度、热容、软化模量、剪切应力的增加使绝热剪切的敏感性降低,而功热转化因子及抗剪强度的降低使绝热剪切的敏感性降低。

关键词： Ti-6Al-4V 绝热剪切带宽度环境温度梯度塑性理论 Johnson-Cook模型绝热剪切敏感性

钛合金绝热剪切带出现时临界塑性剪切应变的估算方法

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稀有金属材料与工程 2012年第2期41卷 260-265页

作者：王学滨辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

基于曲线的最小二乘拟合方法,计算了Ti-6Al-4V绝热剪切带出现时的临界塑性剪切应变。根据梯度塑性理论,获得了绝热剪切带内部的局部塑性剪切变形分布曲线的理论表达式,用于拟合Liao及Duffy的实验数据。在不同的绝热剪切带宽度取值条件下... 详细信息

基于曲线的最小二乘拟合方法,计算了Ti-6Al-4V绝热剪切带出现时的临界塑性剪切应变。根据梯度塑性理论,获得了绝热剪切带内部的局部塑性剪切变形分布曲线的理论表达式,用于拟合Liao及Duffy的实验数据。在不同的绝热剪切带宽度取值条件下,估算了绝热剪切带出现时的临界塑性剪切应变。当绝热剪切带的宽度取值在1~2mm时,计算出的临界塑性剪切应变在0.1~0.47之间。绝热剪切带内部的局部变形分布曲线的理论表达式可以很好地描述流线的非线性特征。当绝热剪切带的宽度取值较大时,绝热剪切带内部的流线的理论结果在两端较弯曲;而当其取值较小时,这些流线比较平直,仅稍微弯曲。

关键词： Ti-6Al-4V 绝热剪切带宽度局部变形分布梯度塑性理论最小二乘拟合方法

Ti-6Al-4V剪切带内部的应变、温度分布及演变研究

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稀有金属材料与工程 2006年第12期35卷 1854-1858页

作者：王学滨辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

采用梯度塑性理论,考虑了峰值剪切应力之后的材料承载能力缓慢降低的过程及承载能力快速降低的过程,推导了剪切带内部的剪切变形、应变及温度分布的公式。计算了Ti-6Al-4V剪切带内部塑性剪切应变,温度的分布及演变。在剪切带内部,塑性... 详细信息

采用梯度塑性理论,考虑了峰值剪切应力之后的材料承载能力缓慢降低的过程及承载能力快速降低的过程,推导了剪切带内部的剪切变形、应变及温度分布的公式。计算了Ti-6Al-4V剪切带内部塑性剪切应变,温度的分布及演变。在剪切带内部,塑性剪切应变及温度分布是高度不均匀的,这种不均匀性随着施加的塑性剪切应变的增加而增加。随着流动剪切应力的降低,剪切带内部的最大塑性剪切应变线性增加,最高温度非线性增加。由于微结构效应,基于梯度塑性理论的剪切带内部的最大塑性剪切应变及最高温度的预测值高于经典理论的预测值。将Ti-6Al-4V剪切带内部的剪切变形及应变的理论结果与根据前人高速摄影实验图片的计算结果进行了对比,理论与实验结果的趋势非常吻合,在数值上,剪切带内部的最大剪切应变的理论值仍低于实测值。

关键词： Ti-6Al-4V 剪切带塑性应变变形温度应变梯度微结构

Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度及应变率效应研究

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稀有金属材料与工程 2009年第2期38卷 214-218页

作者：王学滨辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

通过引入与Batra及Kim类似的论点,将绝热剪切带宽度定义为绝热剪切带的中心区域的宽度(w5%),在该区域上温度比其峰值小5%,利用Johnson-Cook模型及梯度塑性理论分析Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度及应变率的影响。计算表明,在名义应变率的下... 详细信息

通过引入与Batra及Kim类似的论点,将绝热剪切带宽度定义为绝热剪切带的中心区域的宽度(w5%),在该区域上温度比其峰值小5%,利用Johnson-Cook模型及梯度塑性理论分析Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度及应变率的影响。计算表明,在名义应变率的下限(800s-1)及上限(1400s-1)之间,当绝热剪切带的总厚度选取为0.3235及0.0705mm时,计算结果非常接近于绝热剪切带宽度的上限(55μm)及下限(12μm)。当应变率较低时,绝热剪切带较宽。随着应变率的增加,绝热剪切带宽度快速降低。在高应变率时,绝热剪切带宽度基本保持恒定。该理论结果与Dodd及Bai的理论结果有类似之处,与Weerasooriya及Beaulieu针对钨合金的实验结果非常一致,与Klepaczko及Rezaig的数值结果的前半部分相似。

关键词： Ti-6Al-4V 绝热剪切带应变率梯度塑性理论 Johnson—Cook模型

基于实测剪切应力及局部应变的Ti-6Al-4V绝热剪切带的峰值温度估算

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稀有金属材料与工程 2013年第2期42卷 320-324页

作者：王学滨辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

认为试样表面的变形场出现不连续性不是绝热剪切带出现的标志,而是形变绝热剪切带进一步发展的结果;在计算绝热剪切带内部的峰值温度时应从局部剪切应变中扣除弹性应变,因为弹性应变不会对塑性功有所贡献。以动态扭转的Ti-6Al-4V试样(TA... 详细信息

认为试样表面的变形场出现不连续性不是绝热剪切带出现的标志,而是形变绝热剪切带进一步发展的结果;在计算绝热剪切带内部的峰值温度时应从局部剪切应变中扣除弹性应变,因为弹性应变不会对塑性功有所贡献。以动态扭转的Ti-6Al-4V试样(TA-50)为例,计算了绝热剪切带内部的峰值温度,其被划分为3部分:环境温度、均匀和非均匀变形引起的温度。在两种条件下(从局部剪切应变中扣除弹性应变与否),计算出的峰值温度分别为669和665℃,其在热回复和再结晶的温度范围之内,未达到相变的温度,比Liao及Duffy的理论计算值(630℃)要高。如果剪切应力-局部塑性剪切应变的关系不能完全确定,适当的近似是必要的。

关键词： Ti-6Al-4V 绝热剪切带峰值温度局部塑性剪切应变剪切弹性模量再结晶

钛合金绝热剪切带的局部剪切应变估算的新方法

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稀有金属材料与工程 2009年第6期38卷 1048-1052页

作者：王学滨辽宁工程技术大学辽宁阜新123000

提出了利用梯度塑性理论计算Ti-6Al-4V绝热剪切带的局部剪切应变新方法。绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变依赖于临界塑性剪切应变、试样的标定长度、绝热剪切带总厚度、绝热剪切带的平均塑性剪切应变。计算表明，随着绝热剪切带总厚... 详细信息

提出了利用梯度塑性理论计算Ti-6Al-4V绝热剪切带的局部剪切应变新方法。绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变依赖于临界塑性剪切应变、试样的标定长度、绝热剪切带总厚度、绝热剪切带的平均塑性剪切应变。计算表明，随着绝热剪切带总厚度的增加，绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变以非线性方式下降。当绝热剪切带总厚度的取值接近1mm时，尽管确定临界塑性剪切应变的方法不同，但是，绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值差别很小。当绝热剪切带总厚度取值在0．335～1mm之间时，绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值位于Liao及Duffy（1998）实验结果的下限（75％）和上限（350％）之间。

关键词： Ti-6Al-4V 绝热剪切带梯度塑性理论局部塑性剪切应变标定长度

考虑抗拉强度及峰值后软化曲线非均质性的混凝土梁三点弯破坏过程数值模拟

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工程力学 2009年第12期26卷 155-160页

作者：王学滨张君辽宁工程技术大学力学与工程科学系辽宁阜新123000 清华大学土木工程系北京100084 清华大学结构工程与振动教育部重点实验室北京100084

采用FLAC模拟了混凝土梁三点弯曲条件下的破坏过程,其中考虑了抗拉强度及峰值后软化曲线非均质性,得到了梁的载荷-CMOD曲线、梁跨中横截面上的水平方向应力及塑性拉伸应变的分布规律、应变软化区域及真实裂纹长度的变化规律、拉伸破坏... 详细信息

采用FLAC模拟了混凝土梁三点弯曲条件下的破坏过程,其中考虑了抗拉强度及峰值后软化曲线非均质性,得到了梁的载荷-CMOD曲线、梁跨中横截面上的水平方向应力及塑性拉伸应变的分布规律、应变软化区域及真实裂纹长度的变化规律、拉伸破坏单元及真实裂纹的发展规律。结果显示载荷-CMOD曲线的数值结果与C40混凝土的实验结果基本吻合。考虑抗拉强度及峰值后软化曲线的非均质性之后,真实裂纹多点启动。一些真实裂纹出现之后,发生聚合,同时,新的真实裂纹启动。在峰值后,随着CMOD的增加,应变软化区域长度的增加速度变缓。当真实裂纹出现之后,应变软化区域的长度基本保持不变。随着CMOD的增加,首先,梁绕跨中横截面没有转动;之后,梁绕跨中横截面的转角基本保持不变;随后,梁绕跨中横截面的转角变得越来越大。拉应变局部化区的厚度大致等于3个―4个单元的长度。

关键词：混凝土梁抗拉强度软化曲线非均质性真实裂纹转角应变局部化区

节理倾角对单节理岩样变形破坏影响的数值模拟

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四川大学学报（工程科学版） 2006年第2期38卷 24-29页

作者：王学滨辽宁工程技术大学力学与工程科学系辽宁阜新123000

采用FLAC模拟了节理倾角对各向异性岩样峰值强度、力学行为及剪切带图案的影响。节理由实体单元模拟。对于节理之外的岩石,采用莫尔库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后本构关系选择线性应变软化模型;对于节理,采用理想弹塑性的莫尔库仑准... 详细信息

采用FLAC模拟了节理倾角对各向异性岩样峰值强度、力学行为及剪切带图案的影响。节理由实体单元模拟。对于节理之外的岩石,采用莫尔库仑与拉破坏复合的破坏准则,峰后本构关系选择线性应变软化模型;对于节理,采用理想弹塑性的莫尔库仑准则。结果表明,无节理密实岩石的峰值强度最高。节理岩样的剪切应变或集中在节理上,或集中在新剪切带上,峰值强度随节理倾角而改变。新剪切带启动于节理的端部,然后沿其固有方向传播。当节理倾角适中时,节理岩样的峰值强度较低,岩样的行为受控于节理。当节理倾角较高或较低时,可观测到应变软化行为。若节理倾角较低,新剪切带的长度随节理倾角的降低而增加,这导致了陡峭的峰后应力-应变曲线。若节理倾角较高,由于节理倾角对新剪切带的厚度和倾角几乎没有影响,因此,峰后斜率不依赖于节理倾角。

关键词：单节理岩样节理倾角应力-应变曲线峰值强度剪切带应变软化

峰后脆性对非均质岩石试样破坏及全部变形的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2008年第5期39卷 1105-1111页

作者：王学滨辽宁工程技术大学力学与工程科学系辽宁阜新123000

在平面应变压缩条件下,采用FLAC模拟峰后脆性对含初始随机材料缺陷的岩样的破坏过程、前兆、声发射及全部变形特征的影响。利用若干FISH函数预置初始随机缺陷,计算全部变形特征,并统计每10个时间步内的破坏单元数。密实的岩石服从莫尔... 详细信息

在平面应变压缩条件下,采用FLAC模拟峰后脆性对含初始随机材料缺陷的岩样的破坏过程、前兆、声发射及全部变形特征的影响。利用若干FISH函数预置初始随机缺陷,计算全部变形特征,并统计每10个时间步内的破坏单元数。密实的岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则,破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。缺陷在破坏之后经历理想塑性行为。不同脆性岩石的峰后的应力-轴向应变曲线、应力-侧向应变曲线、侧向应变-轴向应变曲线、体积应变-轴向应变曲线及由侧向应变及轴向应变计算得到的泊松比-轴向应变曲线于应力峰值之前发生分离。由于缺陷的依次破坏,在初始加载阶段之后,计算得到的泊松比随着轴向应变的增加而直线上升,这使侧向应变增加的速度超过轴向应变增加的速度。随着峰后脆性的降低,岩样失稳破坏的前兆变得明显,破坏变得不突然。脆性越强的材料,体积膨胀之后发生应变软化越早;剪切应变集中的位置越少;在硬化阶段及软化阶段,声发射持续的时间越短。

关键词：非均质性材料缺陷峰后脆性剪切带轴向应变侧向应变体积应变前兆