亚加载面粘弹塑性模型及其对金属材料的应用

摘要

一般说来，所有材料的变形都与所经历的时间历程有关，在非弹性变形中总有时间带来的影响。在这篇论文中，对亚加载面模型的扩展研究可推导出一个能够描述在广应力范围内时间依赖性的材料变形，这是对前人研究的继续发展。 本研究是以亚加载面模型理论为基础，在对历来典型的粘弹塑性模型分析的基础上，提出了金属材料的时间依赖性-亚加载面模型。它是采用分离型模型的概念，提出考虑金属材料高温条件下时间倚赖性变形特性的蠕变方程结构函数，从而推导出具体的本构方程式。 亚加载面模型能合理地表现单调和重复负载的弹塑性变形特性，而且能较好的表现Masing效果。对21/4Cr-1Mo钢在高温（600摄氏度）下的不同应变速率的实验结果进行数值模拟解析，初步验证了此本构方程模型的合理性。 本文扩展了亚加载面模型的应用范围，可用来描述亚加载面不断膨胀直到达到标准屈服面的时间依赖性变形行为，而且引入了随时间变化而变化的蠕变方程式，这就是时间依赖性的亚加载面模型的形成过程。它在弹塑性蠕变结构方程的基础上更进一步，在这个基础上，可得出金属的各向同性结构方程、蠕变方程等。将此引入有限元法中，开发金属机械构造物的粘弹塑性模型的数值解析程式，与实验数值进行模拟比较，对不完善的方面进行修正、补充，从而完成实用程序。

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第一章 绪论

1.1材料的粘弹塑性变形

1.2粘弹塑性模型概述

1.3弹塑性变形的简单介绍

1.4金属材料的弹塑性及蠕变的简单介绍

1.5本课题的研究目的

第二章 亚加载面模型的介绍

2.1屈服条件的概念与假设

2.2屈服条件

2.2.1 Tresca条件

2.2.2 Mises条件

2.3亚加载面模型

2.3.1亚加载面模型的发展

2.3.2亚加载面模型扩展的基本假设

2.3.3基本假设的物理解释

2.3.4相似中心的物理意义及其变化规则

2.3.5相似比的假设及其意义

2.4蠕变的介绍

第三章 模型的设计

3.1初期亚加载面

3.2标准屈服面

3.3亚加载面

3.4塑性流动法则

3.5塑性部分

3.6加载条件的判定

3.7时间依赖性-亚加载面模型

3.8加载标准

3.9材料的本构方程

第四章 材料的相关系数以及试验数据的比较

4.1材料相关系数的选取

4.2模拟试验的数据对比

第五章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

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