塑性理论基础(五) 应力应变关系(塑性本构关系)

一、广义虎克定律 1.弹性理论的基本假设: (1)假设物体是连续的。物体内部由连续介质组成,物体中没有空隙,因此物体中的应力、应变、位移等量是连续的,可以用坐标的连续函数表示。 (2)假设物体是均匀的。整个物体是由同一材料组成的,所有各部分具有相同的弹性,物体弹性常数不随位置坐标而变,可以取出该物体的任意一小部分来加以分析,然后把分析的结果应用于整个物体。     

金属塑性理论基础(二)——应力状态分析

一、应力概念和标号作用于物体的外力可分为二类,即表面力和体积力(质量力)。表面力作用于该物体的表面,可能是集中载荷也可能是分布载荷,简称为面力。分布在物体体积内的力,如重力、磁力或运动物体的惯性力等,称为体积力(简称体力);这种力分布在物体的质量上,与物体的质量成正比。在考虑应力应变状态时,将物体视为各向同性的均匀连续体。连续体(连续介质)的概念是一钟数学模型,假设介质是连续分布在某个区域上。     

金属塑性理论基础(三) 应变状态分析

本文研究物体的变形,将变形看成是物体从原先的状态到变形后状态的一个“映象”。然后要定义应变张量,使之既适用于无限小应变的情况,也适用于有限应变的情况,但本文仅着重介绍无限小应变的情况。点的应变张量也是二阶对称张量,它与应力张量有许多相似的性质。应变分析主要     

理想刚塑性体

在大变形条件下为了使分析问题简化而对变形体提出的一种假设。这种材料在屈服前处于刚体状态,一旦屈服,即进入塑性流动状态,流动应力不随应变量而变化。     

金属加工过程中应力状态的分析方法

分析简单地拉伸、压缩和扭转的情况时,应力状态能容易地被确定.但是,实际上在金属加工过程中材料是承受复杂的应力状态,在模具——工件接触面上增加有摩擦力.而且,这些应力和摩擦力一般地沿着接触面变化.准确的计算或预测载荷、力、应力和温度,不但对设计适宜的设备是重要的,而且对研究工艺期间材料的变化过程也是重要的.本文将讨论材料变形过程中所运用的主要分析方法及其优缺点.     

316L和308L不锈钢应力腐蚀裂纹萌生行为研究

目的 研究载荷大小、加载方式和冷变形对材料裂纹萌生行为的影响规律.方法 采用多轴多试样加载装置,在线测量冷变形316L和308L不锈钢在模拟反应堆高温高压水环境中恒载荷和慢应变速率拉伸状态下的应力腐蚀裂纹萌生行为.结果 加载载荷低于屈服强度时,两种不锈钢均因具有较强的抗点蚀和晶界氧化性能而不易萌生裂纹.高于屈服强度后,...     

薄板单向和双向拉伸时的应力应变关系

对薄板材料在单向拉伸和双向拉伸状态下的应力应变关系进行了理论和实验研究,给出了两种应力状态下所得 n 值的相关性,分析了两者对预报成形极限的适用性。将研究材料在单拉及双拉时的应力应变关系用于深拉延成形的过程分析和成形极限参数计算,结果证明单向拉伸时的应力应变关系用于分析深拉延成形过程更为符合实验结果。     

塑性理论基础(一)

近几十年来,由于世界各国科学技术与机械制造业的迅猛发展,使得锻压生产工艺技术及理论体系均发生了一系列的重要飞跃;尤其是塑性理论的发展与工程应用均取得了可喜的进步。学习和掌握塑性理论中的基本概念和处理问题的方法,不仅能够正确地计算材料或构件在超出弹性极限后,其应力和应变分布的规律,从而充分发挥材料的潜力,并合理地制定出结构的安全系数,而且能为合理设计金属塑性加工工艺。选择设备,计算模具强度等提供有用的数据和资料。     

镦粗过程中塑性变形的发生和发展

塑性变形过程中,变形区不同位置处的点具有不同的应力状态,且同一点在塑性变形过程中的不同时刻,其应力状态也不相同.应力状态的变化必然造成弱区(或相对的弱区)位置的变化.因而变形发生的部位也是不断变化的.通过数值模拟,从等效应变和等效应变率两个方面,对镦粗过程中塑性变形的发生和发展进行了研究.     

考虑屈曲行为的钢筋力学性能数值仿真分析

为评估考虑结构中纵筋受压屈曲形态的力学性能,采用ABAQUS有限元软件对长径比(L/D)不同的纵向钢筋在轴向压缩和循环荷载下强度和刚度的变化情况进行数值仿真,同时考虑加载历史和加载方式对钢筋力学性能的影响。结果表明,屈曲对纵向钢筋力学性能影响比较显著,纵向钢筋压缩性能取决于L/D,与钢筋屈服强度无关;钢筋在循环荷载作用下其力学性能受到加载历史、塑性变形、累积损伤以及L/D的影响,拉伸超过屈服应变后将导致钢筋压缩强度的损失,塑性变形和循环加载共同导致了钢筋累积损伤,钢筋屈曲行为造成了受压时钢筋强度和刚度的退化,并且随着L/D的增加钢筋强度和刚度退化越显著。     

丁腈橡胶密封圈高温老化行为——自由状态和承压状态

目的研究丁腈橡胶密封圈自由状态和承压状态下的高温老化行为。方法以拉伸强度和拉断伸长率为参数,对各温度下的老化行为进行表征和分析。结果 70℃条件下机械应力大大加快了橡胶密封件拉伸强度的下降速率,以致试验64 d时拉伸强度甚至比110℃时还低,拉断伸长率的下降速率也明显加快了;90℃加速条件下机械应力对拉伸强度的下降有一定的促进作用,但对拉断伸长率的变化基本无影响;110℃加速条件下机械应力对拉伸强度和拉断伸长率均没有明显的影响。结论机械应力在较低温度下可以显著促进丁腈橡胶密封圈热氧老化,高温条件下促进作用不明显。     

原油储罐应力及风险分析

针对某油库6#储罐,采用ANSYS建立有限元模型,对其罐壁板单元进行网格划分,对比分析了满载时罐体未变形及变形两种情况的应力分布,通过变形罐体的应力云图可以看出该储罐罐体已经产生变形,且局部变形比较严重。变形前后应力数据显示罐体多处已经处在材料屈服极限范围内,甚至接近于屈服极限上限290 MPa,具有一定危险。提出应及时检测其它储罐,并采取相应措施防止罐体出现较大变形。     

沿Mises屈服椭圆三个主应变增量比例的变化规律

在Mises屈服椭圆的任意点上,三个主应力(σ_1,σ_2,σ_3)的大小是完全确定的。屈服椭圆任一点上与三个主应力相对应的三个主应变增量(dε_1,dε_2,dε_3)的顺序也是完全确定的。每个主应变增量在总应变中,都占有一定比例,主应变增量绝对值比例系数之和为常数一。从而求得Mises屈服椭圆任一点上,三个主应变增量比例系数和沿Mises屈服椭圆,三个主应变增量比例系数变化的几何图形。若已知屈服椭圆上某一点、某一方向上的应变增量值,即可很方便地得到另两个方向上的应变增量值。利用本文结果,也可根据变形过程中,工件的受力情况,确定出工件各方向上的尺寸变化趋势。     

筒形件深拉伸褶皱预防方法的研究

分析轴向弯矩致使筒形件深拉伸褶皱产生的机理，得到材料褶皱发生的临界状态的平衡式。根据板料产生皱褶的临界相对厚度，讨论在不压料条件下板料的屈服强度σs、弹性模量E、泊松比μ、硬化指数n和拉深系数m等因素对筒形件法兰褶皱产生的影响。讨论在压料条件下，模具参数、拉深工况、板料初始几何参数、材料性能参数等因素对抑制法兰褶皱的临界压边力的影响，制定出防止法兰褶皱产生的工艺措施。     

冷挤压制件质量分析(Ⅰ)

材料内部存在拉应力和不均匀变形产生的附加拉应力是导致冷挤压脆性材料产生疏松、微孔、微裂纹和横向开裂的根本原因。     

丁腈橡胶应力加速老化行为的研究

以丁腈橡胶为例,采用高温加速老化法,以拉伸断裂伸长率作为贮存寿命指标,通过Arrhenius方程对丁腈橡胶贮存寿命的推算,研究了不同应力作用下丁腈橡胶的老化行为,并初步探讨了应力作用下丁腈橡胶的老化机理。结果表明,应力作用对丁腈橡胶的老化行为有较大影响,当丁腈橡胶不承受任何应力作用时,采用Arrhenius方程推算其在常温下的贮存寿命超过19 a;受弯曲应力作用时,其贮存寿命降低了50%;在拉伸应力和弯曲应力同时作用时,其贮存寿命小于2 a。原因是在应力作用下丁腈橡胶的分子链发生取向变形,键长和键角发生改变并受到约束,分子链的断裂活化能降低、老化进程加快,寿命缩短。     

聚碳酸酯中低应变率范围下动态力学性能研究

目的研究聚碳酸酯材料在一定温度下中低应变率范围内的力学性能。方法利用高速液压伺服材料试验机和非接触测试分析系统,在不同温度(-45~70℃)下对聚碳酸酯材料进行应变率范围(0.05~60 s-1)的动态拉伸试验,获得各温度不同应变率下的真实应力-真实应变曲线。结果聚碳酸酯材料的屈服强度和流动应力随着应变率的增加而增加,随着温度的增加而降低。结论聚碳酸酯材料在此温度和应变率范围下具有明显的应变率强化效应和温度软化效应。     

便携式拉伸应力腐蚀试验器的研制

介绍了一种可以用于研究材料在自然环境及特定环境(如有毒有害气氛、各种腐蚀介质等)下应力腐蚀性能的便携式拉伸应力腐蚀试验装置。该装置将试样通过上、下夹头安装在主承力框架内,利用弹簧对试样施加轴向载荷,使试样承受恒定的拉伸应力。该试验器的特点是载荷范围大且加载精确、结构简单、体积紧凑、重量轻、造价低,特别适宜于户外的自然环境暴露试验。     

便携式拉伸应力腐蚀试验器的研制

介绍了一种可以用于研究材料在自然环境及特定环境(如有毒有害气氛、各种腐蚀介质等)下应力腐蚀性能的便携式拉伸应力腐蚀试验装置。该装置将试样通过上、下夹头安装在主承力框架内，利用弹簧对试样施加轴向载荷，使试样承受恒定的拉伸应力。该试验器的特点是载荷范围大且加载精确、结构简单、体积紧凑、重量轻、造价低，特别适宜于户外的自然环境暴露试验。     

残余应力对焊接角接头裂纹扩展性能的影响分析

目的 分析焊接残余应力对角接接头裂纹扩展特性的影响。方法 基于热弹塑性力学法,建立角接头的有限元模型,计算焊接温度场,并采用热机耦合方法计算焊接残余应力。采用断裂力学方法,分析计算焊趾部位的应力强度因子和裂纹扩展寿命,并对比分析残余应力对裂纹扩展的影响。结果 计算得到焊缝的残余应力达到了材料屈服极限,呈拉伸应力状态,其Von Mises应力值为345 MPa。在应力为200 MPa以内,考虑残余应力的前提下,分别使用文献试验得到的数据和IIW标准中的数据作为裂纹扩展参数,应力比R=–1时的裂纹扩展寿命分别为2.61×10⁶和6.84×10⁵次循环;在应力比R=0时的裂纹扩展寿命分别为1.16×10⁵和2.90×10⁴次循环。结论 残余应力会加速裂纹扩展。采用控制变量法,将应力范围设定为常值,当应力比R<0时,残余应力扩大了应力强度因子的范围;在应力比R>0时,残余应力一方面会增大最大应力强度因子,使其接近材料的断裂韧度,同时拉伸残余也提高了平均应力强度因子或者提高了应力比R,在这种情况下,残余应力均会加速裂纹的扩展速度。随着裂纹长度的增加,残余应力对裂纹扩展速率的影响会增大。外载荷和残余应力共同对裂纹扩展产生影响,应力比R和残余应力对裂纹扩展的影响机制相同,在焊接结构寿命评估时,需要综合考虑这2个影响因素。