本构关系

摘要： 对现代夯土材料抗压强度及收缩率进行试验,讨论不同配比夯土料的基本力学性能。砂石骨料能够显著控制夯土材料收缩率,水泥能够有效改善夯土材料抗压强度。基于线性Drucker-Prager准则构建夯土材料本构模型,确定Mohr-Coulomb准则与Drucker-Prager准则间夯土材料参数转换关系,并将其应用于有限元分析。通过与夯土墙静力推覆试验及夯土结构振动台试验结果的对比分析,验证了数值方法的适用性。

摘要： 为有效利用玻璃固废材料,将废玻璃粉用作水泥掺合料,制备废玻璃粉混凝土.通过废玻璃粉混凝土力学性能试验,分析了废玻璃粉替代水泥的原理.基于废玻璃粉混凝土破坏机制,探讨了各个力学性能指标变化规律.采用随机损伤本构关系对比分段式本构关系探讨了废玻璃粉混凝土应力-应变本构关系,并且分析了废玻璃粉混凝土损伤演化、脆性指数等变形性能.试验结果表明随着废玻璃粉取代率的增大,废玻璃粉混凝土脆性指数会微弱减小,其立方体抗压强度、轴压强度减小幅度大于弹性模量和劈裂抗拉强度的降低幅度;废玻璃粉混凝土初始损伤阶段持续时间相对较短,裂缝扩展速率在应变为1×10^(-3)~6×10^(-3)之间相对较平稳;分段式本构关系和随机损伤本构关系的计算结果与实测结果吻合良好.废玻璃粉替代水泥,在混凝土材料中有较好应用前景.

摘要： 采用粉煤灰、矿粉、硅灰、硅烷、丁苯胶乳5种材料作为再生大骨料的改性掺合料,研究了各改性掺合料单掺及复掺对再生大骨料吸水率和压碎指标的影响规律,比较了改性再生骨料混凝土(MAC)与天然骨料混凝土(NAC)、再生骨料混凝土(RAC)的性能差异,并分别构建了3种混凝土在受拉受压情况下的本构方程。研究结果表明各采用10%掺量的复掺硅灰和丁苯胶乳对再生大骨料进行改性,可以使再生大骨料吸水率降至2.45%,压碎指标值降至11.78%,满足骨料I类标准,用试验最佳配合比拌和的MAC的抗压强度、劈裂抗拉强度均处于NAC与RAC之间。

摘要： 为充分了解藏式毛石砌体在竖向荷载作用下的变形形态和破坏机理,结合藏式毛石建筑的砌筑工艺和构造特征,对2组典型的毛石棱柱体试件进行轴心受压试验。分析了试件的变形、裂缝发展及破坏特征,获得了试件抗压强度等基本力学参数及受压应力-应变曲线。结果表明,藏式毛石砌体整体受力性能较差,且变形和损伤具有阶段性特征,应力-应变曲线呈现明显的非线性和锯齿形;碎石填缝砌筑工艺能提高试件承载力,减小试件的变形。最后提出了采用统一分式表达受压应力-应变曲线上升段的本构关系,此式能良好地表达相似文献中毛石砌体的应力-应变上升段曲线。

摘要： 为研究波纹钢板-混凝土界面黏结滑移性能,综合考虑混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度,设计了10个波纹钢板混凝土试件进行推出试验,研究其破坏形态、受力机理、应变分布、黏结强度与黏结滑移本构关系等关键问题。结果表明:波纹钢板混凝土组合构件主要发生黏结劈裂破坏和黏结锚固破坏,试件荷载-滑移曲线可分为微滑移段、滑移段、陡降段、缓降段及残余段;在荷载上升段,波纹钢板应变沿埋置长度呈指数分布形式,钢板自由端应变可能出现过零点现象;通过分析混凝土强度、保护层厚度及钢板埋置长度对波纹钢板-混凝土界面黏结强度的影响,线性拟合得出特征黏结强度计算式,理论值与试验值误差较小;基于波纹钢板-混凝土界面黏结滑移本构模型,通过ABAQUS软件对典型试件进行数值模拟,有限元模型曲线与试验曲线吻合度较高。

摘要： ECP(Extruded cement panels)全称为真空挤出成型纤维增强水泥板材,是采用真空挤出成型技术制备的一种纤维增强水泥墙板材料,适用于我国装配式建筑外墙板及内隔墙板。为了后续研究中能更好地分析其抗震性能,研究了ECP单轴受压本构关系。通过开展单轴抗压试验,获得了其在单轴受压下的应力-应变曲线,拟合了适用于ECP材料的单轴受压本构关系,拟合曲线与试验曲线吻合度较高。此外,为了使该本构关系较好地适用于ABAQUS,在试验数据基础上,参考混凝土损伤塑性模型(CDP,concrete damage plasticity),引入损伤,并对损伤因子进行了计算推导,再利用数值模拟与试验相结合的方法验证其可行性,结果表明该模型计算较为精确。

摘要： 为研究并模拟列车频繁制动作用导致的钢轨累积位移现象,以弹条Ⅲ型分开式扣件作为试验对象,对钢轨进行长期重复拉力加载,并通过数据采集软件采集拉力及钢轨位移数据,得到扣件纵向阻力与钢轨残余变形规律,获得在未超过扣件最大阻力的单向循环荷载加载下,钢轨纵向累积位移与加载循环次数的关系。研究结果表明:钢轨纵向累积位移随循环次数的增加而增大,在经过大量重复加载后残余位移增长速率有所减小,但位移值有进一步增大的趋势。对于弹条Ⅲ型分开式扣件,钢轨纵向残余位移f(x)和循环次数x间的函数关系近似满足幂函数形式:f(x)=0.01758x^(0.2332),且拟合度较高(R^(2)=0.9351)。该拟合公式具有一定的可信度,可以用于预测获得不同重复荷载作用后钢轨纵向累积位移值。经过大量纵向荷载重复作用后,扣件纵向刚度、扣件最大纵向阻力和扣件滑移阻力会有所增大,扣件弹塑性界限位移将会有所减小。研究成果可用于预测多次加卸载之后钢轨累积残余位移值,为相关线路设计与养护维修提供借鉴,同时也可为扣件本构关系的改进提供试验依据。同时可将钢轨残余位移预测值和扣件纵向刚度结合后计算出加载时钢轨最大纵向位移,通过对比不同地段钢轨最大纵向位移的限值,可以判断多次重复荷载后加载瞬间钢轨纵向位移是否超限。

摘要： 利用Gleeble-3800热模拟机研究了低碳微合金钢在变形温度850~1100°C、应变速率0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,观察并分析了不同热变形条件下显微组织演变过程。基于真应力-真应变曲线,建立了应变补偿Arrhenius本构关系模型,并采用标准统计参数对其精确度进行了评估。结果表明,当变形温度为900°C,变形速率为0.1 s^(-1)时,合金的显微组织主要为压扁的变形晶粒,随着温度的升高,变形晶粒晶界处产生新的再结晶晶粒,温度到达1100°C时,发生完全的再结晶,再结晶的发生有利于马氏体板条的细化,原奥氏体晶界是主要的形核位置;模型预测的平均绝对相对误差和相关系数分别为4.753%和0.9895,为该合金的热加工工艺提供一定的技术参考和理论依据。

摘要： 为了研究沥青路面再生骨料(RAP)掺量对RAP自密实混凝土(SCC)力学性能的影响,采用单轴压缩方法研究RAP掺量为0%、30%、60%、90%和100%(质量分数)的自密实混凝土的应力-应变关系和韧性指数。基于应变等价假说和统计损伤理论建立单轴压缩本构关系模型,探讨了RAP掺量与损伤变量和损伤速率之间的关系。结果表明,随着RAP掺量的增加,试件峰值应力和弹性模量下降,峰值应变和韧性指数增加,所建立的损伤本构关系可以较好地描述不同RAP掺量下自密实混凝土的应力-应变关系。在应变小于0.002时,掺入RAP的自密实混凝土损伤变量值大于基准自密实混凝土,且随着RAP掺量的增大其损伤值越大;当应变大于0.002时,掺入RAP自密实混凝土的损伤变量值低于基准自密实混凝土,且随RAP掺量增大不断减小。随着RAP掺量增大,RAP自密实混凝土损伤速率不断下降,且损伤速率呈先增大后减小的趋势。

摘要： 为了研究国产奥氏体S30408不锈钢桥面芯板的材料力学性能及其本构关系,开展了多种不锈钢试件室温单向拉伸试验研究.考虑试件厚度、取向和热风升降温处理等因素,共设计了12组共60个拉伸试件,得到不锈钢试件的名义应力-应变曲线及初始弹性模量、屈服强度、抗拉强度、应变硬化指数等参数,揭示了厚度和取向对不锈钢试件力学性能参数的影响程度,并将试件的名义应力-应变试验曲线与经典本构模型进行对比分析.结果表明:不锈钢材料具有明显的非线性与各向异性;通过SEM扫描电镜微观形貌分析,确定不锈钢断口属于韧性断口;不锈钢原材料8 mmS型试件塑性比6 mmS型试件好,而8 mmQ型试件塑性比6 mmQ型试件差;芯板轧制方向的试件伸长率与收缩率要高于垂直于轧制方向试件与斜向45°试件;经热风铜钎焊炉高温处理后的不锈钢材料力学性能明显改变,屈服强度与抗拉强度较不锈钢原材料低,塑性性能变差,但初始弹性模量几乎不变;应变ε<ε_(0.2)时,各本构模型与试验曲线拟合良好,但应变ε≥ε_(0.2)时,R-O模型结果偏差大,Rasmussen模型拟合效果最好,可适用于不锈钢芯板结构的设计和研究.

摘要： 面对土的外延持续拓展、内涵不断深化、本构模拟精度要求日趋提升的挑战,土的基本特性与本构关系研究要回归初心,面向工程需求,聚焦于达到工程分析精度而需要刻画的土的宏细观一体化特性,称作土的工程本征性.工程本征性主要有三相性、各向异性、摩擦性和剪胀性等几个方面,其内涵和发展趋势基于研究现状进行了探讨.研究与刻画土的工程本征性时,应基于一体化的思路,注重细观特征和宏观特性刻画精度的均衡性,即:宏观层面的研究指导在细观层面有目标的观测,而不需要无止境的追求各类细观层面的细节;细观层面的研究为宏观层面的刻画提供充分依据,从而克服脱离细观机理的唯象假设.以土的工程本征性为核心探讨了土的基本特性与本构关系研究的宏细观一体化建模方法,结合强度理论和多过程耦合模型等课题探讨了研究现状与发展趋势.简要回顾了本构理论研究的重要进展,指出土的本构理论研究已经具备了深厚积累,为宏细观一体化的工程本征性研究奠定了坚实的基础.

摘要： 采用Gleeble1500D型热模拟试验机对V-10Cr-5Ti合金在950～1350°C和应变速率0.01～10s-1内进行等温热压缩实验,流动应力对变形温度和应变速率具有强烈的依赖性.变形温度的提高和变形速率的降低能够促进V-10Cr-5Ti合金动态再结晶行为的发生,基于真实应力-应变曲线构建了Arrhenius本构关系模型,其中V-10Cr-5Ti合金的热激活能约为584.054kJ/mol.此外,对传统的K-M位错密度模型进行改进,引入能表征流变特征的加工硬化率函数,构建了基于K-M位错密度理论的流变应力模型.

摘要： 铝合金与碳素钢相比,具有重量轻、耐腐蚀性能好和易加工等优点,是一种理想的建筑材料,铝合金结构在国内的应用日益广泛.本文介绍了铝合金结构在国内外桥梁、大跨度结构中的应用,对铝合金结构的工作进行了梳理,包括本构关系、轴压构件、偏压构件、受弯构件以及节点等方面,提出了今后铝合金结构的研究中需要考虑的一些方面.

摘要： 因相邻层弹性性能不同产生的自由边应力,会导致FRP层合板分层或横向开裂等过早破坏.为准确有效分析自由边效应,基于变分渐近法建立降维分析模型.利用板厚宽比很小的特点,严格将原三维各向异性弹性问题分解为代表单胞分析和二维板宏观分析.前者可提供板宏观分析所需的本构关系和三维重构关系.基于最小势能原理,通过对二维板能量泛函中主导变分项的渐近分析,得到表征板几何非线性的系列波动函数解.最后,通过本构关系和求解得到的翘曲函数解重构自由边附近的局部三维应力场分布.通过拉伸、弯曲和扭矩共同作用下的对称铺设层合板算例表明:构建降维模型可准确预测沿自由边厚度方向和层间界面的应力分布,且计算效率大为提高,为结构设计人员在初步设计阶段对FRP层合板性能评估提供了一种简洁的途径.

摘要： 流化床是化工过程的核心反应器之一.直接数值模拟、CFD-DEM模型和连续模型等计算机模拟方法广泛用于研究气固两相流在不同时空尺度上的流动特性,特别是近十几年来,通过底层模型模拟关联得到上层模型所需本构关系的关联型多尺度方法是当前的研究热点,但是关联型多尺度方法单向、离线耦合的特性无法充分考虑气固两相流双向动态耦合的物理本质.为此本研究出动态多尺度方法,实现不同模型之间的实时双向动态耦合.

摘要： 连续介质模型广泛用于气固流态化的计算机模拟,模型中的固相应力通常采用颗粒动理学封闭.颗粒速度分布函数是颗粒动理学的基石,实验和数值模拟表明颗粒速度分布函数依据所研究系统的物理特性不同可以分为三类:麦克斯韦分布、双峰分布和长拖尾的非麦克斯韦分布.这三类分布甚至可以同时出现在同一反应器的不同位置，这就要求能发展统一的颗粒动理学理论，使其能同时涵盖这三种不同的分布。本研究尝试通过耦合介尺度科学理论和随机几何学理论发展一种新的颗粒动理学理论体系，从而统一不同的速度分布函数，推导本构关系。最后通过理论预测与实验和直接数值模拟结果的比较，验证了理论结果的合理性。

摘要： 在疲劳荷载作用下,钢筋混凝土桥梁结构的疲劳损伤不断累积,剩余承载力随之劣化.本文基于已有的混凝土和钢筋材料疲劳损伤研究成果,提出了混凝土三段式疲劳损伤本构关系,和基于断裂力学的钢筋疲劳损伤本构关系,利用本项目组提出的钢筋混凝土压弯截面非线性分析模型及相关程序,对疲劳加载损伤后钢筋混凝土构件正截面进行全过程分析,得到的正截面剩余承载力与已有试验数据吻合较好,最后分析了不同疲劳荷载水平和循环次数对正截面剩余承载力的影响.

摘要： 为了研究L形钢骨混凝土异形柱的延性性能,通过运用ABAQUS有限元软件对其三维建模分析,经过不同构件建模装配、选取并确定材料本构关系、设置边界条件、施加荷载以及进行网格划分等建模步骤后,在不同混凝土强度等级、不同箍筋间距、不同长细比三种变化参数下,分析构件在低周往复荷载下的延性性能.结果表明:L形钢骨混凝土异形柱具有很好的延性性能,并得出不同参数变化下构件延性的变化趋势.

摘要： 为建立5052铝合金数值模拟的材料模型并验证模拟的可靠性.本文利用Gleeble.1500D热模拟试验机研究了5052铝合金在温度为300、350、400、450和500°C,应变速率为0.01、0.1、1和10s-1,总变形量为60％(真应变0.92)变形条件下的热压缩过程,基于试验条件下的峰值应力拟合得到双曲正弦形式的本构方程和热激活能.将得到的本构方程输入Deform-3D数值模拟软件,模拟试验相同条件下的热压缩过程,得到了模拟的峰值应力,将其与试验峰值应力对比,结果显示两者一致性很好.在热压缩试样的纵切面上选取了四个观测点:中心位置P1,圆柱面中间位置P2,端面与圆柱面交线位置P3和端面中心位置P4点,模拟结果显示了四个点应变的不均匀性,通过对350°C,0.01s-1变形条件下试验压缩样对应四点附近金相组织的观察,证实了热压缩过程不同位置应变是不均匀的:εP3＞εP1＞εP2＞εP4.

摘要： 为建立5052铝合金数值模拟的材料模型并验证模拟的可靠性.本文利用Gleeble.1500D热模拟试验机研究了5052铝合金在温度为300、350、400、450和500°C,应变速率为0.01、0.1、1和10s-1,总变形量为60％(真应变0.92)变形条件下的热压缩过程,基于试验条件下的峰值应力拟合得到双曲正弦形式的本构方程和热激活能.将得到的本构方程输入Deform-3D数值模拟软件,模拟试验相同条件下的热压缩过程,得到了模拟的峰值应力,将其与试验峰值应力对比,结果显示两者一致性很好.在热压缩试样的纵切面上选取了四个观测点:中心位置P1,圆柱面中间位置P2,端面与圆柱面交线位置P3和端面中心位置P4点,模拟结果显示了四个点应变的不均匀性,通过对350°C,0.01s-1变形条件下试验压缩样对应四点附近金相组织的观察,证实了热压缩过程不同位置应变是不均匀的:εP3＞εP1＞εP2＞εP4.

摘要： 用于起重机的格构式桅杆元件(15)包括至少两个纵向元件(21)和将纵向元件(21)互连的至少一个横向元件(22)以及用于通过将纵向元件(21)和/或横向元件(22)互连来支撑格构式桅杆元件(14；15；16；54；56；57；58)的至少一个支撑元件(24)，其中纵向元件(21)和横向元件(22)限定出格构式桅杆元件(15)的承载面且纵向元件(21)均被构造为二维承载结构。

摘要： 用于起重机的格构式桅杆元件(15)包括至少两个纵向元件(21)和将纵向元件(21)互连的至少一个横向元件(22)以及用于通过将纵向元件(21)和/或横向元件(22)互连来支撑格构式桅杆元件(14；15；16；54；56；57；58)的至少一个支撑元件(24)，其中纵向元件(21)和横向元件(22)限定出格构式桅杆元件(15)的承载面且纵向元件(21)均被构造为二维承载结构。

摘要： 本发明涉及电子封装纳米力学性能测试技术领域，具体涉及一种基于纳米压痕理论的多孔材料本构关系求解方法。具体技术方案为：一种基于纳米压痕理论的多孔材料本构关系求解方法，使用纳米压头在多孔材料基体上进行多次压痕，得到多个位移‑载荷曲线，去除误差大的曲线，将其余的曲线进行平均曲线拟合，得到平均曲线，取平均曲线的平均弹性模量作为实验弹性模量E；然后确定特征应力σr，并根据无量纲函数确定硬化指数n；再确定特征应变εr和确定屈服应力σy；最终根据硬化指数n、屈服应力σy和弹性模量E得出本构曲线。本发明解决了现有技术中材料属性与应力应变曲线不是一一对应的关系，以及在仿真时迭代次数较多，所花时间较长的问题。

摘要： 本发明涉及工程岩石力学的分析方法领域，具体涉及一种岩石侧限膨胀本构关系分析方法，包括如下步骤：(1)取得岩石参数中影响岩石膨胀属性的类别、密度和含水率变化参数；(2)建立岩石参数与膨胀能力的关系表达式；(3)建立岩石膨胀能力与外在表现形式中膨胀应力和膨胀应变的关系表达式；与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方法旨在将膨胀应力、膨胀应变与岩石类别、岩石密度和含水率进行统一表述，实现并建立了膨胀应力与膨胀应变的变化关系，使得更为精确描述岩石膨胀状态。

摘要： 本发明提供一种含孔隙仿生交错复合结构的本构关系建模方法，该方法利用应力平衡关系，导出结构位移满足的二阶变系数微分方程，然后将方程通解表达成幂级数形式，实现对方程的解耦，再对解耦后的方程进行积分，得到应力方程，最后结合应力连续等边界条件，求解应力方程中的常数项，从而获得结构的本构关系模型。本发明得到了含孔隙仿生交错复合结构正应力和切应力的解析解，利用本发明所述方法能够有效地分析这类含孔隙仿生交错复合结构的应力分布状态。

摘要： 本发明属于建筑材料本构关系技术领域；具体涉及一种钢纤维混凝土应力‑裂缝宽度本构关系的反分析方法，包括以下步骤：选取待测钢纤维混凝土构件，进行三点加载受弯试验，绘制待测钢纤维混凝土构件的荷载与裂缝张开位移试验曲线；获得该试验曲线上钢纤维混凝土构件的初裂荷载，得到待测钢纤维混凝土构件的初裂抗弯强度；根据相关参数，建立待测钢纤维混凝土构件受弯过程的标准化转角、标准化弯矩、外载荷、弹性形变引起的裂缝张开位移、初始裂缝几何形变引起的裂缝张开位移、裂缝张开总位移的计算模型；经反分析计算，得到该钢纤维混凝土构件应力与裂缝张开位移的本构关系曲线。本发明可以为钢纤维混凝土的结构设计提供理论支撑。

摘要： 本发明涉及一种基于机器学习的钛合金本构关系预测方法，属于金属材料的本构行为预测技术领域。所述预测方法包括：获取多种钛合金分别在不同温度和应变率条件下的应力应变曲线并进行预处理；制作单独用于VAE‑GAN模型训练的曲线数据集；基于VAE‑GAN模型搭建预测模型部分一,并进行训练；基于多项式回归模型搭建预测模型部分二，实现由实验条件预测应力应变曲线的编码；将预测编码输入VAE‑GAN译码器，输出最终预测应力应变曲线。本发明所述预测方法实现了同时预测钛合金材料应力随应变的变化过程和失效应变，克服了传统本构模型不能预测合金材料失效应变的缺点，为合金材料本构关系预测提供了新方法。

摘要： 本说明书提供了焊缝本构关系确定方法、装置及电子设备，涉及材料测试分析技术领域，其中方法包括：获取对目标焊缝的试件进行拉伸试验的试验数据，试验数据包括试验装置所施加的载荷、各材料区域的真应变；其中，目标焊缝的试件表面显现出多个材料区域且试件测试部分的任一横截面为同一材料区域；根据载荷和各材料区域的真应变，计算多个材料区域中各材料区域的真应力；根据各材料区域的真应变和各材料区域的真应力，生成各材料区域的真应力‑真应变曲线，进而得到目标焊缝的本构关系。本方法所获得的真应力‑真应变曲线能够较为准确地反映焊缝不同材料区域的性能差异，为焊缝的安全评价提供了数据基础。

摘要： 本发明公开一种考虑温盐本构关系的海水温盐数据垂向梯度修正方法，首先进行垂向梯度误差识别，然后对需要修正的区域先进行盐度修正，直到浮力频率满足最小限定值；由于盐度变化和温度变化遵循本构关系，二者之间的关系是通过局部N个剖面数据集的线性拟合比例系数得到，最后通过这个比例系数由盐度修正量得到温度的变化量，将上述温盐修正后的结果作为一个代价函数的初值，通过迭代循环求解使得代价函数最小的温盐值，即为修正后的温盐网格化数据。本发明通过加入温盐之间的本构关系优化了对海水温盐结构的垂向梯度修正算法，提高了温盐数据的真实性；另外通过让求解的代价函数自适应参数的做法，避免了人工设定参数，提高了修正效率。

摘要： 本发明公开了一种岩土介质弹塑性本构关系隐式自适应应力积分计算方法，步骤是：S1：基于增量步初始时刻的应力张量和应变增量张量，计算试探弹性应力张量；S2：判定增量步内岩土介质加载状态，弹性加载时，将增量步结束时刻的应力张量更新为试探弹性应力张量；S3：当加载状态从弹性过渡至弹塑性，确定过渡点的应力张量；S4：采用2级2阶对角隐式Runge‑Kutta积分法对弹塑性本构关系进行积分步长可控的自适应应力积分计算；S5：更新增量步结束时刻的应力张量、硬化参数向量。相较于显式应力积分法和主流有限元采用的向后欧拉隐式应力积分法，本发明公开的方法操作简便且易行，具有适用性强、计算精度高以及计算效率高的优势。