复杂应力状态

摘要： Ti-6Al-2Sn-2Zr-3Mo-X为我国深海装备用新型高强度钛合金材料,准确掌握其在复杂应力状态下裂纹起裂扩展满足的力学条件及裂纹偏折规律,对于合理开展深海装备断裂力学评估,保障结构的服役安全性具有重要意义。开展基于紧凑拉伸剪切试样的Ti-6Al-2Sn-2Zr-3Mo-X材料Ⅰ-Ⅱ混合型裂纹断裂特性试验研究,揭示不同拉伸-剪切应力组合状态下新型钛合金裂纹起裂扩展条件和偏折规律。试验结果与经典断裂准则理论对比表明:拉-剪复杂应力状态下,新型高强度钛合金材料裂纹尖端临界距离上的最大环向应力达到材料断裂应力时,裂纹沿最大环向应力对应方向起裂扩展,即该钛合金材料拉-剪复杂应力状态下的裂纹起裂扩展可由最大环向应力准则预测。

摘要： 文中以玉湛线高速路中实桥桥墩为原型建立桥墩三维有限元仿真模型,模拟地震组合荷载作用下桥墩结构响应,分析抗震性能影响因素及有效抗震措施.主要研究在双向地震作用、上部结构恒载活载等组合荷载作用下的结构响应基础上,桥墩弯、剪、扭复杂应力状态下的抗震性能及其影响因素,包括塑性铰区抗剪强度、墩顶位移、含箍率,以及轴压比对钢筋混凝土桥墩的抗震性能和延性水平的影响.结果表明,适当增加墩底抗剪区的箍筋配筋率或减小配筋间距均可有效增大墩底的抗剪强度;增加螺旋箍筋的配筋率可有效增加易损段的弯曲延性,达到减少震损和降低后期维护成本的目的;增加桥墩主纵筋配筋率会减小桥墩的弯曲延性,不建议用作桥墩的延性抗震设计措施.

摘要： 本文在损伤力学和金属延性断裂理论的框架下,通过设计多种局部细节特征的元件级试验件,研究7085铝合金材料在不同应力状态下的破坏性能.通过试验与有限元分析相结合,建立7085铝合金材料断裂塑性应变与应力状态参数(应力三轴度)间的关系,作为金属材料失效判据.最后,通过接头结构破坏试验,验证失效判据的预测精度,试验与数值仿真结果表明通过本文设计的元件级试验件获取的材料应力三轴度-断裂应变失效判据能有效预测复杂应状态下接头结构的失效行为.

摘要： 现阶段的很多矿山工程施工项目中,都会面临复杂的水环境条件,尤其是对于采矿工程施工材料而言,水环境会使得施工材料的结构稳定性和安全性受到环境条件的干扰.比如,孔隙水压力可能会使得施工材料抗压强度不足,因此,针对这一条件下使用该材料进行施工作业,必须要充分考其结构性能和质量要求,采取有效的方式来应对复杂应力状态下的不利施工条件.基于此,本文详细探析了复杂应力条件下孔隙水压力对施工材料抗压强度所产生的影响,对优化材料施工工艺具有一定的技术指导意义.

摘要： 韧性断裂是钢材最常见的破坏形式,研究钢材韧性断裂机理并准确预测钢材韧性断裂行为具有重要的理论意义和工程实用价值。基于微观机制的断裂预测方法对研究钢材韧性断裂行为有较好的适用性。该文基于体胞模型空穴演化机理改进了现有的韧性断裂模型,校核了Q345钢材断裂模型参数。此外,在韧性断裂模型中引入损伤因子,以考虑应力状态在加载过程中的变化,使断裂模型能准确描述每一加载时刻的累积损伤值。文末采用Fortran语言将断裂模型编写USDFLD子程序,并将其植入有限元程序ABAQUS,对一组十字型刚节点试件单轴拉伸试验进行数值模拟。结果表明,该断裂模型在拉-剪复合应力状态下具有良好的预测精度,且能够准确捕捉钢材断裂起始位置及裂缝扩展路径。该文改进的韧性断裂模型也可用于其它韧性金属材料断裂预测分析。

摘要： 日益复杂的结构细节特征和载荷作用给飞机金属实体结构的精细化设计提出了极高挑战,对复杂应力状态下金属材料的屈服及失效行为的高精度预测是结构精细化设计与验证的关键.多种典型构形拉伸试验研究发现基于单一曲线假设的von Mises屈服理论难以精确描述金属材料在复杂三维应力状态下的屈服行为.为提高复杂应力状态下金属弹塑性行为的预测精度,提出一种基于应力三轴度和Lode角参数修正的von Mises屈服模型,将该修正模型以VUMAT用户材料子程序嵌入ABAQUS/explicit求解器对铝合金2024-T4试件的屈服行为进行数值模拟.结果表明:本文提出的修正屈服模型比von Mises屈服模型更符合试验结果.

摘要： 混凝土本构理论是其本构关系研究的一个重要方向.依据不同的建模方法演化出了各类混凝土本构模型,对本构模型的历史、发展和应用进行综述.首先指出了混凝土本构模型随理论研究和学科交叉的发展不断创新;其次概括分析了各类混凝土本构模型的理论基础、特点、发展状况、主要成果、优点及局限性;最后从计算技术、工程应用、学科融合的角度,指出了本构模型的研究发展方向.对现有混凝土本构模型的归纳和讨论,可为混凝土在复杂应力状态下本构关系的进一步发展提供方向和思路.

摘要： 基于常规岩石力学试验设备与自行研制的岩石空心圆柱扭剪试验系统,开展灰砂岩直剪试验、常规三轴压缩试验与空心圆柱三轴压缩(内外压相等与内外压不等)试验,研究不同应力路径下岩石的力学特性和强度参数.通过比较常规三轴压缩试验与空心圆柱三轴压缩(内外压相等)试验结果,验证了岩石空心圆柱扭剪试验系统以及采用空心圆柱试样进行试验的可行性,内外压不等的空心圆柱三轴压缩试验可以反映中间主应力对强度参数的影响.通过比较不同类型试验获取的灰砂岩强度参数,认为按D-P准则整理的岩石空心圆柱三轴压缩(内外压不等)试验数据,获取的强度参数能合理地反映应力状态和应力路径的影响.

摘要： 缺口试件常用于研究韧性材料在复杂应力状态下的损伤断裂行为.本文通过试验和有限元模拟研究了不含缺口试件与含缺口Q345钢板条试件在单轴拉伸作用下的力学响应.结果表明:基于无缺口试件拉伸试验得到的本构关系模拟得到的双边缺口试件拉伸载荷—标距段位移曲线明显高于试验曲线.通过对缺口试件几何特性和应力状态分析,提出了适合双边缺口试件拉伸模拟的本构关系修正公式.模拟结果与试验数据的对比表明该修正公式能够更加准确地模拟双边缺口试件拉伸时的屈服和硬化过程.

摘要： 在波浪中航行的船舶其基本结构单元矩形板处于复杂应力状态下.如:纵向应力、横向应力、剪切应力和侧向压力.为了分析板单元在这种复杂应力状态下的极限强度,本文研究了具有初始缺陷的矩形板在压缩、剪切与侧压联合作用下的特性.该研究分四步进行:第一步是运用伽辽金(Galerkin)法对板进行弹性屈曲分析;第二步是在材料刚塑性的假设下进行塑性破坏分析;第三步是综合弹、塑性分析的结果,进行极限强度分析;第四步是与有限元方法进行比较分析.

摘要： 从单裂隙流固耦合的基本概念出发,在分析单裂隙力学性质的基础上,介绍了单裂隙在法向应力,剪应力及复杂应力状态下单裂隙的流固耦合物性.建立裂隙岩体流固耦合分析数学模型及求解的基础.最后,指出单裂隙流固耦合研究中的发展方向.

摘要： 本文采用传统梁理论,考虑轴力和弯矩的耦合效应,从理论上推导出三种点阵材料在复杂应力状态下的屈服面函数.随后基于梁模型对三种点阵材料的细观几何结构进行有限元模拟,得到了和理论吻合很好的数值结果.分析结果表明:弯曲主导型单胞表现出很强的各向异性,在特定的应力状态下,弯曲主导型单胞中的支柱也可能只承受拉压载荷,从而使得结构在该应力状态下的承载能力大大增强;在复杂应力状态下,有必要考虑轴力和弯矩的耦合效应,考虑耦合效应的屈服面比不考虑耦合效应的屈服面要小,并且考虑耦合效应的屈服面和数值结果吻合得更好.对比三者屈服面会发现,点阵材料在某个方向增加支柱会对该方向屈服强度有很大的提高.

摘要： 一种基于复杂应力状态模型的管道应力内检测方法，该方法步骤如下：第一步：利用检测设备探头采集弱磁信号；第二步：将第一步采集的信号输入至构建的复杂应力状态模型，得出管道应力变化；第三步：根据第二步的管道应力变化识别出管道应力集中区。本发明采用一种复杂应力状态模型，建立磁力学耦合数学模型，提供一种复杂应力状态下的应力检测定量算法，实现了对管道应力集中程度的判定检测。

摘要： 本申请提出一种复杂应力状态下岩石裂隙产状及发育程度的确定方法，包括：输入作用于岩石的压剪、拉剪和拉三种应力状态，以及输入岩石的多种强度参数；根据三种应力状态和岩石的多种强度参数，得到三类过岩石一点任一截面的破损度，确定三类破损度中的最大值，以作为截面的破损度的大小，对所有截面的破损度取最大值作为点的破损度；根据点的破损度输出裂隙的产状和发育程度。本发明确定岩石在任意应力状态下最有可能发生的裂隙所在的面和这个裂隙的发育程度。

摘要： 一种基于复杂应力状态模型的管道应力内检测方法，该方法步骤如下：第一步：利用检测设备探头采集弱磁信号；第二步：将第一步采集的信号输入至构建的复杂应力状态模型，得出管道应力变化；第三步：根据第二步的管道应力变化识别出管道应力集中区。本发明采用一种复杂应力状态模型，建立磁力学耦合数学模型，提供一种复杂应力状态下的应力检测定量算法，实现了对管道应力集中程度的判定检测。

摘要： 本发明公开了一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图模型的方法，包括以下步骤：1)按薄板成形形状设计并加工出材料样片；2)在拉伸试验机上完成所述材料样片的拉伸试验；3)拉伸试验过程中对所述材料样片进行应变计算；4)建立所述材料样片的成形极限图的预测数学模型；5)对所述预测数学模型进行参数标定和求解；6)建立所述材料样片的材料成形极限图。本发明设计一组基于单轴拉伸机试验的试样形状尺寸，并制定一套简易测试流程和数据处理方法，从而建立一种建立复杂应力状态下薄板成形极限图。

摘要： 本申请提出一种复杂应力状态下岩石裂隙产状及发育程度的确定方法，包括：输入作用于岩石的压剪、拉剪和拉三种应力状态，以及输入岩石的多种强度参数；根据三种应力状态和岩石的多种强度参数，得到三类过岩石一点任一截面的破损度，确定三类破损度中的最大值，以作为截面的破损度的大小，对所有截面的破损度取最大值作为点的破损度；根据点的破损度输出裂隙的产状和发育程度。本发明确定岩石在任意应力状态下最有可能发生的裂隙所在的面和这个裂隙的发育程度。

摘要： 本发明提供一种复杂应力状态下材料断裂性能试验重复性量化评价方法，包括：对复杂应力状态下目标结构的断裂性能进行多次试验，并在多次试验中确定一次试验，作为试验重复性量化评价参考；根据多次断裂性能试验，提取试验结果中的载荷‑位移曲线；对同一应力状态下的断裂性能试验，计算获取位移偏差；对同一应力状态下的断裂性能试验，计算获取最大力偏差；对同一应力状态下的断裂性能试验，计算获取面积偏差，所述面积为载荷‑位移曲线与坐标轴围成的面积；基于计算获得的位移偏差、最大力偏差和面积偏差，评价试验重复性。本发明实现了复杂应力状态下材料断裂性能试验的重复性量化评价，能够明确反映试验的重复性程度，便于判断试验重复性。

摘要： 本发明提供一种复杂应力状态下材料动态断裂性能的试验表征方法，包括：根据目标结构的服役环境和极端工况，分析目标结构的服役应力状态和应变速率变化范围；根据服役应力状态和应变速率变化范围，结合高速拉伸试验机的测试加载条件，设计复杂应力状态的若干断裂试样；根据应变速率变化范围，设计多个应变速率的复杂应力状态的动态断裂试验方案；根据若干断裂试样在多个应变速率下的动态试验条件，进行仿真逆向推导，获取试验加载条件；根据动态断裂试验方案和试验加载条件，采用高速拉伸试验机，结合非接触应变测量系统对若干断裂试样进行测试，获取目标结构在复杂应力状态下的服役动态断裂性能。本发明能够反应材料的实际服役断裂性能特征。

摘要： 本发明提供一种复杂应力状态下材料断裂性能测试试样设计方法及试样，方法包括：分析目标结构在服役极限状态下的主要变形结构件，获取主要变形结构件变形前后的应力三轴度和Lode角参数分布，进行目标结构的服役应力状态分析，结合服役应力状态分析及应力三轴度和Lode角参数的取值，采用仿真方法设计主要变形结构件试样；根据主要变形结构件试样及试验测试条件，进行目标结构的断裂性能测试仿真，获取试样的应力状态和应变变化情况，以优化试样尺寸，直至获取最优的主要变形结构件试样尺寸。本发明能够设计出不同应力状态的断裂性能测试试样，且便于进行准静态及动态测试，从而能够针对性的反映结构件的服役应力状态及断裂性能。

摘要： 本发明公开了一种复杂应力状态下岩土材料热物性参数的测试装置及方法，包括试样组件、压力腔室、轴压加载组件、围压加载组件和试样加热组件；试样加热组件包括坚硬试样加热组件和松软试样加热组件；坚硬试样加热组件包括加热板、冷却板、底部热流传感器和顶部热流传感器；松软试样加热组件包括双针热探头；双针热探头包括平行并列布设的加热探针和温度探针。方法包括步骤1、制备试样组件；步骤2、加载围压；步骤3、测试初始状态热物性参数；步骤4、加载轴压；步骤5、测试轴压下热物性参数；步骤6、调整围压。本发明能实现在不同应力场条件下的热导率和体积比热容测试，且具有操作简便、快捷、结果精度高等优点。

摘要： 本实用新型涉及一种薄板材料复杂应力状态性能的二维DIC测试工装，包括：工装体和设置在工装体上的导轨、滑块、升降机构、相机和定位块；工装体采用一体成型结构，包括有竖直安装部和底座，导轨竖直设置在竖直安装部上，且导轨上设置有滑块，滑块能够在导轨上滑动，且滑块顶部设置有安装槽，用于安装相机，升降机构设置在竖直安装部上，顶部一端与竖直安装部固定，另一端与滑块连接，从而带动滑块在导轨上滑动，相机设置在滑块的安装槽内，能够在滑块的带动下进行上下滑动，定位块固定在底座上，用于定位工装体的安装位置。本实用新型能够提高试验结果的准确性，便于进行重复试验。