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基于超对偶数微分的无约束应力更新算法

岩土工程学报 2024年

作者：路德春石安毓周鑫杜修力北京工业大学岩土与地下工程研究所清华大学土木工程系

加卸载判断和繁琐的解析求导运算一直是制约先进弹塑性模型数值应用的瓶颈问题。研究提出一种基于超对偶数微分方法的无约束应力隐式更新算法，有效解决了上述计算难点。针对加卸载判断问题，新算法利用光滑函数代替弹塑性本构方程组中... 详细信息

加卸载判断和繁琐的解析求导运算一直是制约先进弹塑性模型数值应用的瓶颈问题。研究提出一种基于超对偶数微分方法的无约束应力隐式更新算法，有效解决了上述计算难点。针对加卸载判断问题，新算法利用光滑函数代替弹塑性本构方程组中的Karush-Kuhn-Tucker条件，将受不等式约束的非线性应力积分方程组问题，转化为无约束的最小化问题，计算时无需加卸载判断。针对导数计算问题，新算法利用超对偶数微分方法代替解析求导，获得光滑函数的1阶导数以及塑性势函数的1阶和2阶导数，用于构造非线性计算的迭代公式，以保证局部应力更新迭代和全局平衡迭代的二次收敛速度。数值算例表明，相较于其它数值微分方法，超对偶数微分方法不受截断误差和减法消去误差影响，计算结果等同于解析求导。最后，基于所提算法编写了光滑莫尔库伦塑性模型的UMAT子程序，并通过3个典型边值问题的数值分析，验证了算法的有效性和收敛性速度。

关键词：应力更新算法塑性模型超对偶数数值微分一致性切线刚度矩阵有限元法

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砂土多机构边界面塑性模型初探

岩土工程学报 2002年第3期24卷 382-385页

作者：丰土根刘汉龙高玉峰费康河海大学岩土工程研究所江苏南京210098

地震期间由于孔隙水压力升高而导致饱和砂土地基和土工构造物的破坏，其机理主要有两种：一种是由于饱和砂土强度降低而引起的完全流动破坏，主要表现形式有喷水冒砂、地下轻型结构上浮、地基失效、侧向扩展和流滑等；另一种机理称为循... 详细信息

地震期间由于孔隙水压力升高而导致饱和砂土地基和土工构造物的破坏，其机理主要有两种：一种是由于饱和砂土强度降低而引起的完全流动破坏，主要表现形式有喷水冒砂、地下轻型结构上浮、地基失效、侧向扩展和流滑等；另一种机理称为循环活动性（cyclic mobility, G. Castro, 1975），即在初始液化之后产生有限的大变形，为区别紧砂的“循环活动性”，在松砂中，这种循环活动性就是液化。

关键词：边界面塑性模型饱和砂土循环荷载

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葵花籽压榨过程中的塑性模型

农业机械学报 2009年第7期40卷 138-142页

作者：张亚新郑晓林国祥武汉工业学院机械工程系武汉430023

对葵花籽散粒体侧限压榨下的应力-应变关系和侧向压力进行了试验。根据侧限压榨符合三次幂曲线模型的试验结果,采用Kuhn屈服准则并结合实际侧限压榨过程中的粘弹塑性过程,确定主要塑性模型的参数,建立了基于增量理论的葵花籽散粒体侧限... 详细信息

对葵花籽散粒体侧限压榨下的应力-应变关系和侧向压力进行了试验。根据侧限压榨符合三次幂曲线模型的试验结果,采用Kuhn屈服准则并结合实际侧限压榨过程中的粘弹塑性过程,确定主要塑性模型的参数,建立了基于增量理论的葵花籽散粒体侧限压榨本构方程。并通过试验得出了葵花籽应变的理论计算值与试验实测值最大相对误差为19.7%,平均相对误差5.3%,验证了基于Kuhn屈服准则建立的压榨模型能较好地描述葵花籽压榨过程中的塑性变形。

关键词：葵花籽压榨屈服准则本构方程塑性模型

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菜籽与菜籽仁散粒体的压榨塑性模型

浙江大学学报（农业与生命科学版） 2005年第6期31卷 802-806页

作者：郑晓林国祥王少梅武汉工业学院机械工程系湖北武汉430023 武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430063

进行了菜籽与菜籽仁散粒体侧限压榨下的应力应变关系、侧向压力试验.根据侧限压榨符合幂次硬化材料模型的试验结果,采用Doraivelu屈服准则,建立了基于增量理论的菜籽与菜籽仁散粒体侧限压榨塑性本构方程.结果表明,Doraivelu屈服准则可... 详细信息

进行了菜籽与菜籽仁散粒体侧限压榨下的应力应变关系、侧向压力试验.根据侧限压榨符合幂次硬化材料模型的试验结果,采用Doraivelu屈服准则,建立了基于增量理论的菜籽与菜籽仁散粒体侧限压榨塑性本构方程.结果表明,Doraivelu屈服准则可作为菜籽与菜籽仁压榨塑性模型的理论基础,压榨塑性模型能较好地描述菜籽与菜籽仁散粒体的塑性变形.

关键词：屈服准则塑性模型本构方程菜籽菜籽仁

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蓖麻籽冷榨塑性模型试验研究

华南农业大学学报 2013年第4期34卷 589-592页

作者：黄志辉施亮林李昌珠肖志红程鑫鑫刘汝宽中南大学机电工程学院湖南长沙410083 湖南省林业科学院湖南长沙410004

通过密闭容器单轴压榨试验,明确了蓖麻籽散粒体压榨过程中塑性阶段的应力-应变关系,建立了蓖麻籽散粒体单轴压榨塑性本构模型,确定了幂次强化模型参数,并将试验结果和单轴压榨塑性本构模型计算结果进行了比较.综合对比结果表明,基于Dora... 详细信息

通过密闭容器单轴压榨试验,明确了蓖麻籽散粒体压榨过程中塑性阶段的应力-应变关系,建立了蓖麻籽散粒体单轴压榨塑性本构模型,确定了幂次强化模型参数,并将试验结果和单轴压榨塑性本构模型计算结果进行了比较.综合对比结果表明,基于Doraivelu屈服准则的蓖麻籽散粒体等效应力-应变模型验证了压榨过程中的幂次强化规律,在塑性阶段,相同大小加载力条件下,等效应变与单轴加载时轴向应变最大相对误差为8.3%,平均相对误差为5.41%.

关键词：蓖麻籽冷榨 Doraivelu屈服准则塑性模型

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高强钢焊接熔池三维凝固塑性模型的建立

机械科学与技术 1996年第6期15卷 967-971页

作者：王玉高大路张赋升西北工业大学

采用高速摄影技术并辅以计算机数据采集系统，通过横向变拘束热裂纹试验方法，改变试件加载过程中的变形速度，较系统地研究了金属在凝固过程中的塑性变化规律。成功地建立了高强钢焊接熔池三维凝固塑性模型，并就变形速度对金属凝固塑... 详细信息

采用高速摄影技术并辅以计算机数据采集系统，通过横向变拘束热裂纹试验方法，改变试件加载过程中的变形速度，较系统地研究了金属在凝固过程中的塑性变化规律。成功地建立了高强钢焊接熔池三维凝固塑性模型，并就变形速度对金属凝固塑性的影响机理进行了讨论。结果表明，变形速度是导致焊缝金属热裂的重要因素，它是通过金属凝固过程中不同的变形方式影响金属在脆性温度区间内的变形能力，从而影响到焊缝金属在脆性温度区内热裂纹的启裂时间、启裂温度。

关键词：焊接熔池热裂纹变形速度三维凝固塑性模型

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损伤圆柱壳极限分析的完全塑性模型

武汉工业大学学报 1989年第4期11卷 527-536页

作者：陈铁云周义先武汉工业大学上海交通大学

本文基于损伤圆柱壳在轴力和弯曲作用下的完全塑性的屈服条件提出了用于分析损伤圆柱壳的极限荷裁的完全塑性模型,它可方便地处理局部凹陷和整体弯曲的联合作用。与其它方法及实验结果比较表明此模型是简单的和有效的。同时还分析了各... 详细信息

本文基于损伤圆柱壳在轴力和弯曲作用下的完全塑性的屈服条件提出了用于分析损伤圆柱壳的极限荷裁的完全塑性模型,它可方便地处理局部凹陷和整体弯曲的联合作用。与其它方法及实验结果比较表明此模型是简单的和有效的。同时还分析了各种参数对损伤园柱壳极限载荷的影响,为设计提供了指南。

关键词：圆柱壳近海结构损伤塑性模型

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混凝土的蛋形屈服面塑性本构模型

混凝土的蛋形屈服面塑性本构模型

作者：章东北京交通大学

学位级别：硕士

混凝土材料在建筑工程中的应用日益广泛,其本构关系的研究对材料强度的充分发挥,结构设计水平的提高具有积极的意义。针对特殊加载历史后复杂应力状态的研究很多,但适用于特殊加载历史的混凝土本构关系模型还不完善。本文参考两种特殊... 详细信息

混凝土材料在建筑工程中的应用日益广泛,其本构关系的研究对材料强度的充分发挥,结构设计水平的提高具有积极的意义。针对特殊加载历史后复杂应力状态的研究很多,但适用于特殊加载历史的混凝土本构关系模型还不完善。本文参考两种特殊加载路径的试验数据,加载方法为静水加载至固定围压,保持两向侧压力不变,主向压应力单调增加和减少。以其中的试验现象—各强度路径的综合破坏面类似蛋形,结合前人混凝土初始屈服强度为零的假设,引入一个蛋形屈服函数,采用非相关联流动法则,建立一个封闭屈服面的塑性模型。模型的初始屈服面很小,后继屈服面的演化可由应力路径推动,简单明了。强度破坏面的形状与已有的研究结论相吻合。蛋形屈服面的提出,被用于描述土的应力应变关系,在混凝土本构模型中的应用还很少。使用Fortran语言编制计算程序,将结果与试验数据相比较,对混凝土峰前段的应力应变关系,恒侧压伸长与压缩条件下试验强度的模拟都得到了满意的结果。

关键词：混凝土屈服面流动法则塑性模型

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塑性介质地震波正演模型及数字仿真

石油地球物理勘探 1990年第4期25卷 480-486,516页

作者：孟昭波杨丽华山东大学山东经济学院

在近震源的条件下,介质受大应力作用时表现出塑性性质而不是弹性性质。若将其应变简化为位移的线性表达式,则存在着很大的误差。本文根据塑性理论,提出一种塑性介质地震波传播的数学模型及求解方法,并通过数字模拟得出塑性波波场。传统... 详细信息

在近震源的条件下,介质受大应力作用时表现出塑性性质而不是弹性性质。若将其应变简化为位移的线性表达式,则存在着很大的误差。本文根据塑性理论,提出一种塑性介质地震波传播的数学模型及求解方法,并通过数字模拟得出塑性波波场。传统的声波模型、弹性波模型、弹塑波模型可视为塑性波模型的特殊情况。模拟结果表明,塑性波模型能更多地反映出地震波的传播特征。

关键词：地震波正演塑性模型数字仿真