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基于微观机理的半结晶聚合物各向异性粘塑性本构模型

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工程力学 2024年

作者：江坤毛贻齐湖南大学工程力学系

半结晶高分子聚合物材料由于其成本低、重量轻、易加工等优异性能，越来越多地被用来替代许多结构性和非结构性金属零件，深入认识其各向异性力学行为有助于推动其更广泛的工程应用。本文发展了基于均质化理论的半结晶聚合物各向异性粘... 详细信息

半结晶高分子聚合物材料由于其成本低、重量轻、易加工等优异性能，越来越多地被用来替代许多结构性和非结构性金属零件，深入认识其各向异性力学行为有助于推动其更广泛的工程应用。本文发展了基于均质化理论的半结晶聚合物各向异性粘塑性本构模型。本文首先针对晶相和非晶相发展分别建立相应的粘塑性和超弹本构模型，然后通过对由结晶相和非晶相组成的层状夹杂单体进行体积平均，建立了考虑温度和应变速率影响的半结晶态聚乙烯本构模型以研究其宏观等效力学特性。利用实验标定和验证了所发展的本构模型，并将其应用于分析不同条件下聚乙烯单轴和双轴拉伸力学特性，数值研究讨论了加载方向和结晶度对聚乙烯材料力学性能的影响。本文研究结果丰富和发展了非均质夹杂模型，并为促进半晶聚合物在不同领域的应用提供理论基础。

关键词：半结晶聚合物微观组织本构模型均质化粘塑性

一种用于热端部件高温蠕变分析的统一型粘塑性本构模型──模型分析之二

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机械强度 1996年第2期18卷 48-51页

作者：李振环张克实西北工业大学工程力学系

提出一种具有“过应力”特征的“统一型”粘塑性本构模型［５］。为了考察该模型在复杂应力状态下对材料变形行为的描述能力，文中将该模型应用于拉扭组合变形，重点在以下三个方面对该模型的描述能力进行分析研究，①材料在变形过程中... 详细信息

提出一种具有“过应力”特征的“统一型”粘塑性本构模型［５］。为了考察该模型在复杂应力状态下对材料变形行为的描述能力，文中将该模型应用于拉扭组合变形，重点在以下三个方面对该模型的描述能力进行分析研究，①材料在变形过程中屈服面（后继屈服面）的变化情况。②在非比例加载情形下某些材料呈现的循环附加强化／软化现象。③高温情形下热恢复效应对承受非比例循环加载的材料变形行为的影响。

关键词：高温蠕变粘塑性屈服面热恢复复合强化

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硬聚氯乙烯的粘塑性本构模型与裂纹扩展行为

材料工程 2003年第Z1期31卷 247-249页

作者：张淑佳柴国钟卢炎麟任立义浙江工业大学机电工程学院杭州310032 东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004

建立材料的粘塑性本构模型,进行粘塑性裂纹扩展试验,是开展聚合物粘塑性裂纹扩展问题研究的基础.采用恒定应变速率的方法,对硬聚氯乙烯进行低应变速率下的拉伸试验,确定各应变速率下应力与应变的关系曲线.实验数据表明,该材料的力学性... 详细信息

建立材料的粘塑性本构模型,进行粘塑性裂纹扩展试验,是开展聚合物粘塑性裂纹扩展问题研究的基础.采用恒定应变速率的方法,对硬聚氯乙烯进行低应变速率下的拉伸试验,确定各应变速率下应力与应变的关系曲线.实验数据表明,该材料的力学性能对应变速率有依赖性,与时间相关,是典型的粘塑性材料.根据实验测得的不同应变速率下应力-应变关系的曲线族,对实验数据进行多元回归分析,确定有关的材料常数,建立了硬聚氯乙烯材料Bailey-Norton公式形式的粘塑性本构模型.进行硬聚氯乙烯的粘塑性裂纹扩展试验研究,得到了裂纹长度增量与时间的关系.

关键词：粘塑性多元回归分析粘塑性本构模型粘塑性裂纹扩展

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粘塑性金属的切削毛刺研究

粘塑性金属的切削毛刺研究

作者：李东生燕山大学

学位级别：硕士

通过对粘塑性金属的切削毛刺研究，扩大了金属切削毛刺的研究范围，使人们对处于粘塑性状态的金属的切削毛刺的形成有更深入的认识。在对金属切削理论、毛刺形成机理和粘塑性理论研究与分析的基础上，系统的开展了粘塑性金属的切削毛刺... 详细信息

通过对粘塑性金属的切削毛刺研究，扩大了金属切削毛刺的研究范围，使人们对处于粘塑性状态的金属的切削毛刺的形成有更深入的认识。在对金属切削理论、毛刺形成机理和粘塑性理论研究与分析的基础上，系统的开展了粘塑性金属的切削毛刺的理论与试验研究。基于金属切削理论和金属切削力学分析了粘塑性金属切削时的切削力，建立了粘塑性金属切削的力学模型。在毛刺分类的基础上，结合粘塑性金属锯切过程，初步分析了主、副切削刃毛刺的形态和切削方向上各种毛刺的形成过程。对适合于粘塑性金属切削仿真的材料本构关系模型、切屑分离准则、刀-屑接触模型等进行了分析，确定了有限元仿真所需要的边界条件。在此基础上，运用有限元软件进行了有限元仿真，得到了主、副切削刃切削方向毛刺形成过程的仿真结果，并对仿真结果进行了分析。通过对铅进行切削试验，将试验结果与仿真结果及理论结果进行对比分析，研究了刀具几何参数和切削参数对主、副切削刃切削方向毛刺的影响规律。通过本文的研究丰富了粘塑性金属切削毛刺的形成理论，并建立了有限元模型，尤其是对副切削刃切削方向毛刺的形成和有限元仿真结果的分析，对副切削刃上毛刺的形成有了直观的认识和理解。

关键词：粘塑性切削铅毛刺有限元仿真

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考虑损伤的弹-粘塑性本构方程

固体力学学报 1997年第2期18卷 173-178页

作者：陈增涛孙毅王铎清华大学工程力学系北京100084 哈尔滨工业大学哈尔滨150001

采用Perzyna过应力本构框架，引入塑性损伤在饱和强化率相关介质中的动态演化规律，建立了考虑损伤的弹-粘塑性本构方程，修正了Eftis等人将Perzyna方程推广时采用不一致的基体强化模式推演损伤演化方程和本构关系这一矛盾．详细计算了... 详细信息

采用Perzyna过应力本构框架，引入塑性损伤在饱和强化率相关介质中的动态演化规律，建立了考虑损伤的弹-粘塑性本构方程，修正了Eftis等人将Perzyna方程推广时采用不一致的基体强化模式推演损伤演化方程和本构关系这一矛盾．详细计算了黄铜的初始屈服强度及率相关屈服面．给出了动态单轴拉伸数值结果并与实验进行了比较，结果符合很好．

关键词：损伤粘塑性屈服弹粘塑性本构方程

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多晶金属弹粘塑性的取向元模型

力学学报 1996年第4期28卷 459-467页

作者：刘志宏梁乃刚刘洪秋中国科学院力学研究所非线性连续介质力学开放实验室

基于“三维组集式本构模型”［１～３］，运用功共轭原理和场平均方法，发展了一种“取向元”概念——多晶聚集体内具有相同取向的滑移系集的一个体积平均意义上的代表性元素；由一维的率（粘性）敏感“取向元”，通过在取向空间里的积... 详细信息

基于“三维组集式本构模型”［１～３］，运用功共轭原理和场平均方法，发展了一种“取向元”概念——多晶聚集体内具有相同取向的滑移系集的一个体积平均意义上的代表性元素；由一维的率（粘性）敏感“取向元”，通过在取向空间里的积分，获得了三维的弹粘塑性本构方程式，并模拟了蠕变和松弛现象．与以往的粘塑性模型相比，本文模型不仅能同时考虑多晶金属材料的率相关性和路径相关性，而且由于引入了物理机制，因而具有较强的预测能力．

关键词：本构关系粘塑性多晶体金属

基于热弹-粘塑性本构的POM材料齿轮副啮合特性分析

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工程科学与技术 2023年

作者：刘明勇韩新光欧阳周寰胡俊闫春爱湖北工业大学湖北省农机装备智能化工程技术研究中心武昌工学院智能制造学院

为揭示负载、修形和温度对POM-POM（聚甲醛）齿轮副啮合特性的影响，建立热弹-粘塑性材料本构的POM-POM齿轮副三维有限元接触模型。同时，结合POM材料的温度-模量效应，开展温度-应力顺序耦合的稳态热分析，并与POM-POM齿轮副温度服役... 详细信息

为揭示负载、修形和温度对POM-POM（聚甲醛）齿轮副啮合特性的影响，建立热弹-粘塑性材料本构的POM-POM齿轮副三维有限元接触模型。同时，结合POM材料的温度-模量效应，开展温度-应力顺序耦合的稳态热分析，并与POM-POM齿轮副温度服役测试结果对比；在稳态热分析基础上，进行完全耦合瞬态热接触分析，并将瞬态温升与Blok温度结果对比；通过齿根应变试验，验证不同负载工况下齿根应变计算的有效性。结果表明，齿轮副的稳态温升呈现齿根高、齿顶与端面较低的分布规律，并随负载增大而上升；通过试验对比，有限元计算齿轮稳态温升与试验结果一致，且瞬态温升与Blok公式结果一致。同时，POM-POM齿轮副仿真齿根应变位于试验测试应变误差带内，表明考虑温度-模量效应的热弹-粘塑性材料本构能够表征POM塑料齿轮的热学特性和力学特性。此外，POM-POM齿轮副传动过程中出现啮合线延长且偏离理论位置，且温度对啮合线影响较小。齿面修形可降低其啮合线长度，但不能改善其偏转程度；啮合角在啮入和啮出时会出现较大的变化，温度使其啮合角在双齿啮合区域上升约1。啮合刚度与负载相关，随着负载增加，啮合刚度下降且重合度上升。同等条件下，POM-POM齿轮副的传递误差幅值约是金属齿轮副的10倍，且温度使传递误差幅值上升约39%，齿面修形可降低24%左右的传递误差幅值。

关键词：粘塑性 POM齿轮啮合刚度传递误差