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纯铜后继屈服面的测试与晶体塑性模型模拟

力学学报 2017年第4期49卷 870-879页

作者：张克实黄世鸿刘贵龙陆大敏广西大学土木建筑工程学院工程防灾与结构安全教育部重点实验室/广西防灾减灾与结构安全重点实验室南宁530004

通过纯铜薄壁圆管试样的实测和晶体塑性模拟,用单试样法和多试样法对分别经历拉伸、扭转和组合拉扭变形的试样后继屈服面进行研究.考虑预变形方式、测点数目、测试顺序和指定平移应变等不同条件,对后继屈服面测定结果差异及屈服面内凹... 详细信息

通过纯铜薄壁圆管试样的实测和晶体塑性模拟,用单试样法和多试样法对分别经历拉伸、扭转和组合拉扭变形的试样后继屈服面进行研究.考虑预变形方式、测点数目、测试顺序和指定平移应变等不同条件,对后继屈服面测定结果差异及屈服面内凹现象进行探讨.在此基础上,比较了单试样和多试样两种方法的合理性与有效性.数值模拟采用能反映Bauschinger效应的晶体塑性模型,试样有限元模型每个单元的晶体取向均随机生成,能反映多晶材料变形特征.模拟试验加载过程与真实试验一致.研究表明:(1)采用本文方法可再现真实试验过程,模拟后继屈服面测试展示的现象与实测相近,证实了方法的有效性和合理性;(2)模拟测试与实测均发现,薄壁圆管组合拉扭加载测得的后继屈服面可能出现内凹,单试样法测得屈服面的内凹现象尤为显著;(3)若试验材料的材质比较一致,用多试样法测试后继屈服比用单试样法更合理.

关键词：纯铜后继屈服内凹晶体塑性实测与模拟

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金属的后继屈服面研究—单试样与多试样测试

固体力学学报 2014年第3期35卷 249-258页

作者：胡桂娟刘贵龙苏莹马迎松张克实广西大学工程防灾与结构安全教育部重点实验室南宁530004 广西建设职业技术学院南宁530004

采用退火45号钢薄壁试样进行拉扭组合试验,测试材料经历预拉伸后的系列后继屈服面.试验采用平移应变法定义屈服应力,讨论了不同的平移应变、预变形程度对后继屈服面测试结果的影响;试验分别用单试样法和多试样法进行,分析讨论了两种方... 详细信息

采用退火45号钢薄壁试样进行拉扭组合试验,测试材料经历预拉伸后的系列后继屈服面.试验采用平移应变法定义屈服应力,讨论了不同的平移应变、预变形程度对后继屈服面测试结果的影响;试验分别用单试样法和多试样法进行,分析讨论了两种方法的合理性与局限性.试验研究得到以下结果:(1)单试样法和多试样法确定的初始屈服面的形状与Mises圆很接近;(2)单试样法屈服点的测试顺序对所测得的屈服面的形状有很大影响,第一测试点与预加载方向相反时,所得屈服面会出现"内凹"现象,而若改变测试顺序,可不再出现"内凹";(3)单试样法测得的后继屈服面与测试的屈服点数密切相关,当测试的屈服点数较多时,所得结果因累积塑性应变引起的应变强化作用而出现较大的偏离;(4)单试样法与多试样法测得的后继屈服面形状和大小有较明显的差异,测试过程中塑性变形的积累对单试样法的测试结果有明显影响,采用多试样法研究屈服面演化更为合理;(5)多试样法若采用较小目标平移应变定义屈服,测得的后继屈服面也出现轻微内凹.

关键词：后继屈服单试样法多试样法预拉伸屈服定义预变形程度屈服面内凹

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修正的Hill48屈服模型构建及验证

塑性工程学报 2022年第10期29卷 43-54页

作者：赵军穆振凯张玉付朋承王伟张双杰燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 河北科技大学材料科学与工程学院河北石家庄050018 河北省汽车冲压模具产业技术研究院河北泊头062150

为了提高金属薄板各向异性行为的预测精度,在分析原始Hill48屈服方程内在关系的基础上,将应力主轴方位角引入各向异性参数,建立了适用于平面应力状态的Hill48修正模型。通过构造修正系数来修正单向加载应力和双向对称应力,通过从单向加... 详细信息

为了提高金属薄板各向异性行为的预测精度,在分析原始Hill48屈服方程内在关系的基础上,将应力主轴方位角引入各向异性参数,建立了适用于平面应力状态的Hill48修正模型。通过构造修正系数来修正单向加载应力和双向对称应力,通过从单向加载应力到双向对称应力的线性插值来描述双向非对称应力状态。结果表明,修正模型仍然保持了简单的二次函数形式,并可在关联流动准则下应用,其各向异性参数求解方程为显式方程,可由实验数据直接确定。以低碳钢和高强钢为研究对象,分别进行了单向拉伸和双向拉伸实验,所得材料性能数据分别用于修正模型的初始屈服和后继屈服预测验证。结果表明,修正模型不仅能同时预测单向拉伸屈服应力、r值和双向拉伸塑性功轮廓,且能够较好地描述塑性功轮廓在后继屈服中的演化。

关键词：屈服准则各向异性塑性功轮廓后继屈服各向异性参数

基于损伤塑性模型的地下洞室结构地震作用分析

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岩土力学 2009年第5期30卷 1515-1521页

作者：赵宝友马震岳梁冰金长宇大连理工大学土木水利学院大连116085 辽宁工程技术大学力学与工程科学学院阜新123000 中国水电顾问集团华东勘测设计研究院杭州310014

基于损伤力学原理,通过引入损伤变量的方法,详细推导了ABAQUS中的损伤塑性本构模型,描述混凝土后继屈服阶段及其卸荷后的损伤机制和力学行为。此本构模型可考虑循环荷载条件下材料刚度退化和应变率的影响,适用于类似混凝土材料的脆性材... 详细信息

基于损伤力学原理,通过引入损伤变量的方法,详细推导了ABAQUS中的损伤塑性本构模型,描述混凝土后继屈服阶段及其卸荷后的损伤机制和力学行为。此本构模型可考虑循环荷载条件下材料刚度退化和应变率的影响,适用于类似混凝土材料的脆性材料,如岩石等。以某水电站地下厂房洞室结构为例,进行二维动力时程非线性分析,考虑不同的刚度恢复权重因子和应变率相关性对结构损伤的影响。多个数值算例表明:洞室混凝土结构和其周围一定深度的围岩的损伤是一个渐进积累的过程;材料的率相关性效应并不是在地震动作用开始时就立即产生,而是在一段时间后,结构经历一定程度的损伤后才慢慢体现出来;此损伤塑性模型适合地震荷载等循环荷载作用下地下洞室结构的动力时程非线性分析,尤其是强震下采用此损伤塑性模型是合理和必要的。

关键词：损伤本构模型地下结构动力非线性地震后继屈服循环荷载

基于双轴可控加载实验的应力应变建立薄壁管各向异性屈服准则

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锻压技术 2021年第4期46卷 17-20,55页

作者：林艳丽袁杭何祝斌张坤大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级实验室黑龙江哈尔滨150001

提出了基于双轴应力状态下的实验应力、应变参量构建薄壁管屈服准则的新方法。以6061-O态挤压铝合金薄壁管为研究对象,分析了管材双轴可控加载胀形实验中薄壁管的应力计算模型,并以此为基础,采用管材双轴可控加载胀形实验系统,获得了多... 详细信息

提出了基于双轴应力状态下的实验应力、应变参量构建薄壁管屈服准则的新方法。以6061-O态挤压铝合金薄壁管为研究对象,分析了管材双轴可控加载胀形实验中薄壁管的应力计算模型,并以此为基础,采用管材双轴可控加载胀形实验系统,获得了多组双轴拉伸应力状态下薄壁管的流动应力-应变曲线。以Hill48模型为例,利用多组双轴拉伸应力状态下薄壁管的流动应力、应变分量构建了薄壁管的屈服准则。结果表明,与传统的构建方法获得的屈服准则相比,利用双轴应力状态下实验应力、应变参量构建的薄壁管屈服准则,可以较为准确地描述双轴应力状态下薄壁管的屈服行为,并可以更加准确地表征其后继屈服行为的演化过程。

关键词：各向异性屈服准则后继屈服双向应力薄壁管

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基于虚强度参数的塑性硬化模式

长江科学院院报 2012年第8期29卷 24-28页

作者：白冰李小春石露袁维汪海滨中国科学院岩土力学与工程国家重点试验室武汉430071

塑性理论中常采用等向硬化、随动硬化和混合硬化的假定来描述硬化函数的演化规律,这需要在屈服函数上增加相应的函数项,但这些关于硬化模式的假定不是必须的。提出了利用虚强度参数来描述介质塑性硬化规律,即在不改变屈服/破坏函数形式... 详细信息

塑性理论中常采用等向硬化、随动硬化和混合硬化的假定来描述硬化函数的演化规律,这需要在屈服函数上增加相应的函数项,但这些关于硬化模式的假定不是必须的。提出了利用虚强度参数来描述介质塑性硬化规律,即在不改变屈服/破坏函数形式的条件下,只将其中的强度参数替换为塑性硬化参量的函数,便可以实现既避免硬化规律的先验假设,又可体现介质的硬化过程。采用一组煤岩的三轴加卸载试验数据研究了基于Coulomb-Mohr准则和基于Drucker-Prager准则及其强度参数的塑性硬化函数。结果表明,这2个函数的塑性硬化面子午线在应力空间中以平移和旋转2种方式体现介质的塑性硬化过程,并与已有煤岩试验数据一致。所提出的虚强度参数的概念为破坏准则中真实强度参数替换后作为硬化函数提供了一个逻辑的桥梁。

关键词：虚强度参数塑性硬化屈服准则后继屈服破坏函数

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宏细观条件下金属板料的复杂变形规律

宏细观条件下金属板料的复杂变形规律

作者：门明良北方工业大学

学位级别：硕士

金属板料在实际成形过程中的变形是十分复杂的,在材料进入塑性变形之后,材料点的应变路径会发生复杂的变化。这些变化会影响材料的力学行为、流动规律和成形能力等,材料会出现瞬态效应、包辛格效应、交叉效应以及永久软化等现象,由于这... 详细信息

金属板料在实际成形过程中的变形是十分复杂的,在材料进入塑性变形之后,材料点的应变路径会发生复杂的变化。这些变化会影响材料的力学行为、流动规律和成形能力等,材料会出现瞬态效应、包辛格效应、交叉效应以及永久软化等现象,由于这些材料特性的存在,材料也会呈现出各种复杂的变形规律。因此,建立能精确表征金属板料塑性变形行为的力学模型,并将其嵌入到有限元模拟软件中,对精确解析金属板料的塑性成形问题具有重要的理论指导意义和实际应用价值。本文在宏观和细观两种尺度下,通过理论研究、试验验证以及有限元分析相结合的方法,对金属板料在复杂加载过程中所产生的塑性变形规律进行了研究,从而为工程实践上的应用提供理论基础与指导。宏观上,根据Barlat所提出的正向加载对反向加载的影响关系,结合Hill48屈服准则,统一定义了厚向异性指数(R值)在不同加载状态(包括单拉和双拉等)下的计算方法,拟建了基于应力或各向异性指数的影响关系,实时确定不同应变时刻下的后继屈服轨迹。结果表明,该方法可以结合不同的屈服准则,并根据实际需要利用不同的方法求解屈服准则的系数,以求能够更加精确的预测不同材料的后继屈服轨迹。成形极限图作为板料成形性能研究和预测缺陷的重要工具,长期以来得到了广泛的应用。研究表明,使用实验方法得到成形极限图非常耗时,尤其是非线性加载路径下的实验,需要进行多次复杂的测试。因此,需要一个理论预测模型实现复杂加载条件下的成形极限预测。本文提出了一种基于厚度减薄率的,利用线性加载条件下的成形极限预测复杂加载路径下的成形极限的方法。结果表明,在给定的较小的安全裕度范围内,本文提出的方法可以较为准确的预测不同预应变下的成形极限,并且板料的厚度在实验中可以较为容易的获得,不受硬化模型和本构关系的影响,因此也更方便于实践应用。目前所建立的研究材料宏观变形行为的大部分是唯象学的理论模型,与之相对应的,在细观上,研究学者建立了基于材料细观组织结构和变形演化行为的晶体塑性理论,它是一种基于物理机制的现象学理论。本文利用晶体塑性有限元法(CPFEM),将晶体塑性理论与有限元仿真数值模拟进行有效的结合,以具有典型FCC结构的多晶金属材料(5754M铝合金)为研究对象,模拟得到了5754M铝合金的初始屈服轨迹及后继屈服轨迹,结果表明,模拟结果可以较好的反映实验结果,进而可以挑选合适的宏观唯象学模型对其后继屈服轨迹进行预测,通过该方法建立了多晶材料的微观结构和宏观力学性能之间的联系,从而可以减少实验过程,降低成本,为后继屈服轨迹的获取与预测提供了一种新的思路与依据。

关键词：复杂加载后继屈服成形极限图晶体塑性有限元