一、各向同性及随动硬化材料在有限弹塑性变形情况下的本构关系(英文)（论文文献综述）
房善想[1]（2021）在《面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究》文中研究说明航空发动机叶片的表面强化对提高发动机使用寿命和工作效率、提升飞机飞行安全具有重要意义。由于叶片的材料钛合金具有比强度高的特点,对其进行超声强化需要大振幅稳定输出的超声换能器。另外,为了提高超声强化的自动化水平和实现叶片表面的高精度强化加工,需要应用工业机器人装载强化装置以自动完成工艺过程,并且工业机器人工作时需要进行特定的运动规划以及接触力的柔顺控制。本文的研究内容包括四个部分。（1）可提供大振幅稳定输出的超声表面强化换能器研制。对于TC4钛合金的超声强化,需要换能器提供持续稳定的大振幅输出。采用稀土超磁致伸缩材料代替压电陶瓷来研制超声换能器,以Terfenol-D棒为核心元件设计复合振子,提高前后振速比与振动稳定性。通过复合振子模态分析,得到振型良好的固有频率,获得大振幅输出,同时稀土超磁致伸缩换能器的整体有限元磁场分析验证了其整体磁场封闭并且分布合理。经测试,所研制的换能器在方波20 k Hz的条件下,输出振幅可达11.3μm,测试材料强化区域的表面质量分布均匀良好,体现出换能器能够保持有效振幅的持续稳定输出。（2）基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划。一方面构建关于TC4钛合金超声表面强化动力响应模型,获取强化过程中的工具头运动状态及压深信息。另一方面基于此响应模型对航空叶片表面超声强化路径点进行合理提取,使整体路径分布可根据叶片表面曲率自适应调整,在保证强化质量的同时提高效率。为描述超声强化工具头在机器人任务空间的位姿,建立机器人与末端超声强化装置的联合运动学模型,基于四元数球面立体插值法进行平滑的工具头姿态轨迹规划。通过算法仿真验证,得到适用于叶片表面超声强化的机器人运动规划方法。（3）机器人超声表面强化接触力柔顺控制。将机器人的位置控制和力控制进行解耦,采用智能控制方法对柔顺力控制装置的输出力进行控制,解决航空叶片表面超声强化作业过程中在多冲击与震荡工况环境下的接触力恒定控制问题。通过时域测定法对柔顺力控制装置系统进行参数辨识,获得其实验测定模型。将模糊PID控制器与RBF神经网络相结合进行柔顺力控制装置的输出接触力恒定控制,使控制器具有自适应性和智能性,改善系统的响应性能和跟随鲁棒性。该柔顺控制策略实现了对柔顺力控制装置系统的控制优化,有效提升柔顺控制器的静态特性和动态特性。（4）航空叶片的机器人超声表面强化实验。通过分析柔顺力控制系统的响应性能、控制精度与跟随鲁棒性,验证采用模糊RBF神经网络PID控制方法可以有效提高柔顺力控制装置输出力的响应性能,提高系统动态特性,实现系统的快速调节。设计响应曲面实验法,研究机器人超声强化加工主要工艺因素对强化后的表面粗糙度以及表面硬度的交互影响规律,并获取最优的加工参数组合。钛合金叶片表面经机器人超声强化后形成规则均匀的条纹状强化纹理,表面粗糙度由Ra2.7μm降低到Ra 0.8μm左右,表面硬度从585 HL提高到672 HL左右,表面残余压应力最大可达841 MPa,压应力层深度接近1.2 mm,从而为面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划及柔顺控制技术的实际应用提供可行性参考。
孙莉,郭素娟,苑光健,陈杨熙,张显程,涂善东[2]（2021）在《宏/微观循环本构模型及其在工程结构中的应用》文中认为人类工业文明发展至今,石油化工、核电、航天航空等领域取得了显着的技术进步。在实际服役过程中,诸多复杂关重机械装备往往承受室温或高温循环载荷的作用。因此,对关重装备构件进行结构完整性评估,发展适用而精确的循环本构模型是其中必须且关键的一环。回顾和总结宏观唯象循环本构模型、细观循环本构模型和晶体塑性循环本构模型的发展历史和最新研究进展,针对各类模型的有限元实现方法和结构应用进展进行综述,总结和比较了各种模型在工程应用的优势和不足,并对未来的发展趋势进行展望。
胡志伟[3]（2021）在《汽轮机叶片蠕变-疲劳裂纹的扩展机理研究》文中研究表明当前我国的发电方式以火力发电为主,火力发电机组中的主要热端部件之一就是汽轮机,汽轮机叶片在复杂工况下,蠕变一疲劳的交互作用已经成为其失效断裂的主要模式。本文对汽轮机叶片蠕变一疲劳裂纹的扩展机理进行研究,这对汽轮机叶片的寿命预测以及安全评估具有重要的工程应用价值,主要研究内容如下:（1）汽轮机叶片在工作时承受着高温蒸汽流的冲击载荷和自身旋转带来的离心力载荷,本文首先在ABAQUS以及Fluent中建立汽轮机叶片的固体模型和流场模型,并通过MPCCI（Mesh-based parallel Code Coupling Interface）分析了汽轮机叶片在热流固耦合作用下的表面温度和应力分布情况,分析结果表明,工作中汽轮机叶片的最大应力值出现在叶型和叶根交界处,即危险区域。（2）根据叶片受力情况,确定危险位置处的材料已经进入了塑性阶段。在此基础上,根据叶片的实际工况,材料还会发生疲劳一蠕变的交互作用,故本文基于损伤力学建立了材料蠕变一疲劳的耦合损伤模型,并在ABAQUS中开发了考虑材料线性随动硬化的弹塑性本构模型子程序和疲劳一蠕变非线性耦合损伤演化子程序。（3）论文在ABAQUS中建立了汽轮机叶片危险位置处的Voronoi微观计算模型,利用所编写的材料弹塑性本构模型子程序和蠕变一疲劳非线性耦合损伤演化子程序对汽轮机叶片蠕变一疲劳裂纹萌生和扩展行为进行模拟,并研究了不同加载频率、蒸汽入口温度对裂纹扩展行为的影响,研究结果发现:1.随着外载循环频率升高,材料内部的裂纹首先以沿晶裂纹的方式进行扩展,然后穿晶裂纹出现并且其所占比例逐渐升高,最后以两者相混合的方式进行扩展,同时裂纹萌生和扩展速率逐渐加快;2.随着蒸汽入口温度升高,叶片逐渐以沿晶裂纹为主,并且裂纹的扩展速率逐渐增加。
妥之彧[4]（2021）在《考虑应变路径与应变速率的DP900板材损伤行为实验及仿真研究》文中研究指明出于轻量化考虑,工业生产中对材料的性能尤其是材料的强度上的要求日益提升,由此高强合金在航空航天,铁路运输,汽车制造等诸多领域中使用占比逐年提升。但是材料强度的提升往往带来塑性的降低,对于高强合金来讲塑性加工难度较高,因此如何实现对于高强合金在各个应力状态下的成形极限的准确预测进而防止其在加工生产过程中出现失效是近年来的研究热点之一,具有重要的工业参考价值。应变路径与应变速率是损伤演化规律及材料成形极限的重要影响因素。本文选用高强双相钢DP900板材作为研究对象,通过力学实验及有限元仿真对其在不同应变路径及应变速率下的塑性、损伤演化规律和断裂应变等力学行为进行了研究。主要开展的研究内容如下:（1）构建包含应变路径与应变速率影响的非耦合损伤模型,通过应力三轴度和罗德参数描述应变路径对损伤演化规律的影响,完成了 MMC模型与LOU模型的构建。同时,将LOU模型中的损伤阈值改写为关于应变速率的函数,构建了三种应变速率相关的非耦合损伤模型。进一步地,使用Fortran语言编写Vusdfld子程序,使得各个模型在有限元仿真中得以实现。（2）力学实验研究,通过力学表征实验（单向拉伸实验、缺口拉伸实验、蝴蝶翅膀拉剪复合实验、滞回剪切实验及双桥剪切实验）获取了 DP900板材在不同应变路径与应变速率下的硬化、损伤演化规律,同时应用了 DIC三维散斑系统对各个实验过程中的应变场进行实时监测并获取了材料在不同应力状态下的断裂应变。（3）本构参数识别,根据各个力学实验的应力应变曲线及DIC系统所获得的材料在不同应力状态下断裂应变,基于最小二乘法对本构参数进行逆向识别,获得了一组可用于研究DP900在不同应变路径及应变速率下宏观力学特性的本构参数。（4）有限元仿真研究,建立有限元仿真模型,将所构建的非耦合损伤模型和基于逆向识别法所得的本构模型参数应用于数值模拟,研究了在不同应变路径和应变速率下DP900板材的塑性演化规律及损伤演化规律。同时,将有限元仿真结果与实验结果进行对比,验证了本文所构建的损伤模型的精度并讨论了其对于DP900的适用性。
张会华[5]（2021）在《基于材料弹塑性行为的轴承滚道疲劳寿命研究》文中研究说明滚动轴承作为一种广泛应用于机械设备的关键零部件,其运行状态直接影响到相关机械设备的性能。由于长时间的循环载荷作用,滚道接触区域材料发生疲劳损伤,导致材料劣化,承载能力衰弱,滚道次表面出现塑性变形;另一方面,滚动轴承有时会受到冲击或重载,滚动体与滚道接触区域容易出现塑性变形。在滚动轴承中,由于滚动体与滚道之间的运动形式复杂,如果滚动体与滚道之间长时间处于弹塑性接触状态,会严重影响滚动轴承的疲劳寿命。因此,本研究基于弹塑性接触理论、连续损伤力学研究了球和滚道接触运动对滚动轴承疲劳寿命的影响,主要研究内容和结论如下:首先,本研究基于弹塑性接触理论和连续损伤力学并结合轴承钢GCr15的材料循环特性,建立耦合损伤的弹塑性本构模型,在返回映射算法的基础上采用完全隐式积分算法对建立的本构模型进行数值实现,并推导出一致性刚度矩阵的表达式。之后,运用Fortran编程语言完成本构模型子程序的编写。其次,在有限元软件ABAQUS中建立了球-滚道的三维接触等效模型,并结合用户自定义材料子程序UMAT将建立的弹塑性损伤本构模型嵌入到球-滚道接触模型中,之后通过加载不同的法向载荷求解滚道的应力、应变,验证了所编写程序的正确性。然后,研究了球-滚道接触摩擦系数0到0.3的范围内,滚道材料处于弹塑性行为下,球相对于滚道的复杂运动形式对滚道应力、应变分布的影响。得出结论:当摩擦系数为0时,最大Mises应力、最大Tresca应力出现在次表面上;随着摩擦系数的增加,最大Mises应力及最大Tresca应力逐渐趋近于滚道表面,最终出现在表面上;随着摩擦系数的增加,自旋对滚道应力影响最大,其次为滑动,滚动影响最小。因此,在实际工况中,当摩擦系数较大时,应尽量减小轴承中某些运动分量。最后,基于连续损伤力学在有限元软件ABAQUS中模拟了滚道材料的疲劳损伤过程,获得了轴承滚道的疲劳寿命。并将有限元结果与经典L-P理论得到的结果相比较。结果表明:所建立的弹塑性损伤模型可以合理的预测轴承疲劳寿命;对于滚道裂纹萌生寿命,峰值接触应力比摩擦系数和运动形式具有更大的影响;当摩擦系数较小为0.05时,滚动和滑动运动形式下滚道的裂纹萌生寿命基本相同;当接触应力持续增加,滚道的最大Mises应力一开始就超过了滚道材料的屈服极限,球与滚道的接触区域出现塑性变形,导致滚道低周疲劳失效。
贾晨[6]（2020）在《Q690E钢板腐蚀损伤及其腐蚀后力学性能研究》文中研究表明随着我国新建钢结构建筑体量的迅速扩大以及高强钢结构设计标准的颁布,国产高强钢板在建筑结构领域中的应用将愈加广泛。近年来,国产Q690钢材在建筑结构领域的应用逐渐增多,多用于柱等结构主要受力构件中。在服役过程中,腐蚀是钢结构建筑将面临的一大耐久性问题。腐蚀会造成构件截面均匀或不均匀损伤,进而造成构件承载性能和变形性能的退化。相比于普通强度钢结构,高强钢结构构件的截面尺寸往往较小,因而对腐蚀损伤会更加敏感。针对高强钢结构面临的腐蚀耐久性问题,系统地研究高强钢板的腐蚀特征及其腐蚀后的基本力学性能具有重要意义。本文以国产Q690E钢板为研究对象,采用试验研究和理论分析相结合的手段,系统研究了腐蚀损伤以及腐蚀后钢板的力学性能。本文主要研究内容如下:（1）对Q690E钢板试件进行了不同参数下的人工加速盐雾腐蚀试验,计算了不同试验参数下钢板的平均腐蚀速率,结果表明,环境腐蚀介质、盐雾沉降方向、钢材牌号、应力状态等因素对钢板的腐蚀速率均会产生影响。清理腐蚀产物后,采用表面形貌测量系统提取了腐蚀后钢板表面的3D形貌,并基于此定义了腐蚀损伤参数,试验结果表明,腐蚀后钢板表面粗糙度与腐蚀质量损失率之间呈线性正相关关系。基于腐蚀后钢板表面的3D形貌,对不均匀腐蚀深度的发展规律加以分析,并提出了分离均匀腐蚀损伤分量和不均匀腐蚀损伤分量的方法。结果表明,不均匀腐蚀深度的极大值服从II型极值分布。腐蚀初期仅存在不均匀腐蚀分量,随着腐蚀程度加剧,均匀腐蚀分量和不均匀腐蚀分量都在逐渐增加,到腐蚀后期均匀腐蚀比重超过不均匀腐蚀。（2）分别对腐蚀前后的Q690E钢板试件进行了单调拉伸试验,得到了腐蚀前后钢板的名义屈服强度、名义极限强度、屈强比、断后伸长率等基本拉伸性能指标,并定量分析了总腐蚀损伤和腐蚀损伤分量分别对钢板单调拉伸性能的影响,得到了单调拉伸性能指标退化与腐蚀损伤程度之间的回归关系。试验结果表明,钢板的单调拉伸性能指标随总腐蚀损伤增加而线性降低,在相同腐蚀程度下变形性能退化程度远远高于强度退化程度,其中强度退化主要由均匀腐蚀损伤造成,而变形性能退化主要是由不均匀腐蚀损伤引起的。（3）分别对腐蚀前后的Q690E钢板试件进行了轴向循环加载试验,研究了腐蚀前后钢板的低周疲劳寿命、循环软化性能、耗能性能,分析了腐蚀损伤对其低周/超低周疲劳性能的影响。试验结果表明,腐蚀损伤会降低钢板的低周疲劳寿命,造成滞回曲线的退化和捏缩,腐蚀造成的粗糙表面会使裂纹的萌生提前且数量增多,进而影响应变软化速率。此外,基于非线性混合硬化模型建立了Q690E钢板的循环本构模型,结果表明该模型可以反映出钢板的循环软化特征和包辛格效应等关键特性。（4）基于不同腐蚀程度下Q690E钢板不均匀腐蚀深度的随机分布规律,提出了随机腐蚀损伤的数学模型,充分考虑腐蚀损伤的随机性,建立了带有随机腐蚀损伤的板件有限元模型。有限元分析结果与试验结果对比表明,该建模方法合理可行。此外,基于上述随机腐蚀损伤的建模方法,研究了腐蚀后Q690E钢板的受压和纯剪性能,并分析了板件极限承载力的随机性。分析结果表明,在相同的腐蚀程度下,随机腐蚀损伤板件的极限承载力服从正态分布,不同板件极限承载力对腐蚀损伤的敏感性不同。
李潇旋[7]（2020）在《静态与循环荷载下非饱和土的弹塑性双面模型研究》文中提出非饱和土在地表浅层分布广泛,是一种由固相、液相和气相组成的多孔介质,通常具有非线性、各向异性、结构性、循环塑性等特性。由于固、液、气三相的耦合作用,非饱和土在静态、尤其是动态荷载作用下的本构特性非常复杂。目前,虽然静态荷载下非饱和土本构模型的研究已取得不少成就,但动态荷载下非饱和土的本构特性及本构模型的研究仍处于起步阶段。本论文以非饱和土地区的岩土工程为背景,依托国家自然科学基金面上项目（编号:50579002）,在塑性增量流动理论的框架内,将Li和Meissner提出的一种描述材料循环塑性的硬化准则（简称Li-Meissner硬化法则）拓展用于非饱和土,在非饱和土水-力耦合特性的基础上,重点对循环荷载作用下非饱和土的弹塑性双面模型进行研究,其中考虑了非饱和土的结构性、各向异性及超固结特性的影响。本文的主要工作和研究成果如下:（1）将Li-Meissner硬化准则与非饱和土的BBM模型相结合,基于非饱和土的受力变形与屈服特性,首先建立了边界面和加载面的几何方程;其次,推导了边界面和加载面在应力空间中的演化规律,即先确定每一个加载事件中边界面和加载面的大小和位置,然后通过一致性条件导出土的塑性硬化模量;最后,建立了一个非饱和黏性土的弹塑性双面模型。在此基础上,考虑非饱和土在常吸力和常含水率三轴试验中应力路径在（p,q）平面上的演化及特性,将所建模型用于描述这两种试验中非饱和土的本构关系。（2）以Wheeler等提出的水-力耦合理论为基础,结合在非饱和土中拓展的Li-Meissner硬化准则,首先假设（p￠,q,s*）应力空间中初始SI/SD屈服面为边界面,且边界面内任何吸力增加/减小将立即引起非饱和土塑性饱和度的变化;其次,对LC和SI/SD面均建立双面模型,两套模型都可独立进行模拟计算,模型中采用水-力耦合的塑性硬化法则考虑水对力和力对水的影响;最后,通过一致性条件和插值法则推导出塑性硬化模量的计算公式,建立非饱和土水-力耦合的组合双面模型。（3）在Sun等提出的含孔隙比的SWCC模型基础上,结合弹塑性双面模型建模方法,首先假设边界面内任意应力增量都会引起弹塑性变形,采用插值法则计算当前应力点的塑性硬化模量;其次,利用含孔隙比的SWCC模型推导变形作用下的非饱和土水力特性的变化;最后,建立了一个非饱和土水-力特性耦合的弹塑性双面模型。（4）在研究工作（1）的基础上,通过:（a）引入体积破损率作为表征土体结构破损的参数,采用能反映土体结构性的边界面和加载面在应力空间中的演化来表征循环加载过程中非饱和结构性黏土的循环塑性特征和结构损伤过程;（b）引入反映各向异性的硬化参量,通过各向异性参量的初始值来反映土体的初始各向异性,利用旋转硬化法则描述循环加载过程中土体各向异性的变化规律,边界面和加载面在应力空间中的演化由塑性硬化与旋转硬化准则双重控制;（c）针对等压卸载形成的超固结非饱和土,提出了相应的边界面和加载面塑性硬化法则以描述超固结非饱和土的动态力学特性。通过以上三种不同的建模途径,分别建立了描述结构性、各向异性与超固结非饱和黏性土的弹塑性双面模型。本文所建的不同类型非饱和土弹塑性双面模型的合理性和适用性都得到了项目组动态三轴试验结果和相关研究者已发布试验结果的验证,这些本构模型将有助于分析交通荷载、风载、地震等循环动荷载作用下非饱和土地（路）基的动力响应问题,具有重要的理论意义和实际工程应用价值。
华杨[8]（2020）在《高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究》文中提出高温合金GH4169是制作航空发动机高压涡轮盘的关键材料,而航空发动机长期服役于高温、高压、高转速以及高交变负载等工况下,涡轮盘构件的表面完整性影响服役环境下构件的疲劳寿命。残余应力是评价表面完整性特征关键指标,其性质和大小影响零件的疲劳性能。因此,本文针对涡轮盘等关键构件长服役寿命需求,开展GH4169车削-低塑性滚压组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究,揭示GH4169车-滚组合加工试样的疲劳特性,为GH4169零件疲劳寿命提高及预测提供理论依据和技术支持。通过建立刀尖圆弧半径与未变形切屑形状的几何模型,揭示刀尖圆弧半径对GH4169车削试样表面残余应力的作用机理;利用X射线衍射原理基于cosα法建立GH4169车削试样应力强度因子幅值预测模型,揭示残余正应力和残余剪切应力对应力强度因子幅值的作用机理;对比分析GH4169车-滚组合加工试样疲劳寿命,阐明影响GH4169组合加工试样疲劳寿命的最显着因素,提出GH4169车-滚组合加工表面材料改性的力学响应和演变模型,实现残余应力的优化与定量控制。首先,研究车削加工参数对GH4169试样表面残余应力的作用机理。通过分析GH4169车削过程中切削力、切削温度的变化以及试样加工表面材料相变,探究影响GH4169车削过程中残余应力产生的主导因素;建立刀尖圆弧半径与未变形切屑形状的几何模型,探究刀尖圆弧半径对试样表面残余应力的作用机理。结果表明:车削速度为50～80 m/min,进给量为0.075～0.15mm/rev时,GH4169试样表面材料未发生相变,即局部金相组织的体积未发生变化,表明了试样加工表面没有产生因相变引起的残余应力。车削速度提高使车削表面温度增加,而切削力和试样表面残余拉应力值并未随之增加,表明了切削力是影响试样加工表面残余应力产生的主导因素;刀尖圆弧半径增加,则切削刃角度和最大切屑厚度减小,导致加工表面压缩塑性变形增加,因而试样表面残余拉应力增加。其次,研究了 GH4169车削表面残余应力对裂纹尖端应力强度因子的作用机理。利用X射线衍射原理基于cosα法提出残余剪切应力的计算公式,考虑残余正应力和残余剪切应力的影响建立裂纹源区裂纹尖端应力强度因子幅值模型,预测考虑残余正应力和残余剪切应力影响的裂纹尖端应力强度因子幅值并进行验证,揭示残余正应力和残余剪切应力对裂纹尖端应力强度因子幅值的作用机理。结果表明:沿单一方向的表面残余应力不是评估GH4169试样疲劳寿命的合适指标,考虑残余正应力和残余剪切应力计算的等效应力是评估GH4169试样疲劳寿命的合适指标。等效应力降低5.2%,试样疲劳寿命增加39.4%;考虑残余剪切应力所计算的△K值与GH4169疲劳裂纹扩展门槛值△Kth具有一致性,而未考虑残余剪切应力的Moussaoui模型计算的△K值比门槛值△Kth高30%～37%。然后,通过研究不同车-滚组合加工工艺条件下GH4169表面粗糙度、显微硬度及残余应力的变化,表明滚压力对试样表面完整性特征的影响规律;根据高压涡轮盘疲劳失效特点,对试样进行低周疲劳试验,探究影响车-滚组合加工试样疲劳寿命的最显着因素;基于疲劳试样的宏、微观断口特征分析,探究车-滚组合加工试样低周疲劳裂纹萌生机制,获得车-滚组合加工试样的低周疲劳特性。结果表明:滚压力对最小主残余应力影响最大,其次是表面粗糙度,对显微硬度影响不显着。最小主残余应力是影响车-滚组合加工GH4169试样疲劳寿命的最显着因素。车削加工试样疲劳裂纹萌生于表面“剥落或凹坑”,而滚压加工试样疲劳裂纹萌生于表面“小斑块”,滚压过程中表面材料塑性流动行为不充分,形成残留的微小“斑块”;滚压加工试样裂纹扩展率比车削加工试样降低了 23.0%～38.7%,这表明滚压加工产生的残余压应力延缓了裂疲劳纹的扩展速度并延长试样疲劳寿命。最后,基于赫兹点接触理论建立滚压加工表面应力计算模型;考虑车削加工引起的初始残余应力,利用应力叠加原理构建等效应力计算模型;根据每道加工工序的独立“加载-卸载”闭环效应,考虑高温合金GH4169材料的各向同性硬化和随动硬化特性提出车-滚组合加工表面材料改性的力学响应和演变模型,揭示车削加工引起的初始残余应力和滚压参数对高温合金GH4169车-滚组合加工表面残余应力的作用机理。结果表明:未考虑车削加工引起的初始残余应力影响时,残余应力理论预测值远低于实测值。当考虑初始残余应力的影响时,残余应力计算值与实测值相吻合,这表明上道工序引起的初始残余应力直接影响下道工序产生的残余应力;考虑材料的各向同性-运动硬化特性时,残余应力理论预测值与实测值更接近;滚压力增加,接触中心最大压力P0增加,接触区域塑性半径增大,使表面残余压应力值增加;滚压球直径增加,接触中心最大压力P0减小,导致表面残余压应力值减小;与滚压力相比,滚压球直径对表面残余压应力值和残余压应力影响层深度的影响更显着;滚压力和滚压球直径均对残余压应力峰值影响不显着。
赵东旭[9]（2020）在《不锈钢表面微织构超声冲击加工的仿真与工艺研究》文中提出超声冲击加工（Ultrasonic impact peening,UIP）是一种广泛应用的冷表面处理技术,普遍应用于提高焊接金属零件的疲劳寿命,降低残余应力。利用高能冲击头对工件表面的高频冲击作用,可以消除工件表面表层有害的残余拉应力,引入残余压应力,从而提高了工件的机械性能和力学性能。此外,通过提高冲击振幅可以在加工表面产生永久性塑性变形,同时配合精密运动台对加工路径进行控制,有望实现高精度功能表面微织构的加工。然而,对于超声冲击加工过程中材料的变形和应力变化情况还不清楚。揭示材料变形和应力变化等相关机制,对探索超声冲击加工微织构的可行性具有重要意义。本文提出一种利用超声冲击加工技术在不锈钢表面进行微织构制备的加工方式。通过理论、仿真与实验相结合的方式,揭示了超声冲击加工微织构的材料变形与应力分布机制。首先超声冲击加工过程进行理论分析,得到描述加工微织构表面形貌和接触应力的表达公式;通过ABAQUS建立超声冲击有限元仿真模型,对316L不锈钢表面微织构加工过程进行数值分析;搭建超声冲击加工实验装置,进行压痕实验与单沟槽微织构超声冲击加工实验。利用超声冲击有限元仿真模型,研究预压力、冲击球振幅和进给速度对超声冲击加工后的沟槽形貌、表面残余应力、不同深度残余应力以及沟槽底部材料硬度的影响规律,获得优化的316L不锈钢表面微织构超声冲击加工的工艺参数。分别采用超声冲击与椭圆振动金刚石切削技术在不锈钢表面加工相同形貌沟槽阵列微织构,对两种加工方式获得的不锈钢微织构表面进行摩擦性能对比,并分别建立超声冲击与椭圆振动金刚石切削的二维有限元模型,对影响两种加工方式获得试样表面摩擦性能不同的原因进行研究。综上所述,采用超声冲击加工不锈钢表面沟槽微织构具有设备成本低,加工沟槽阵列微织构表面光滑、沟槽一致性好、沟槽过渡平缓、减摩擦性能好等优点。采用超声冲击的方法来进行不锈钢表面微织构加工具有很好的优越性。本文的工作对采用成熟的超声冲击加工技术在不锈钢黑色金属上低成本制备精细微织构具有一定的指导意义。
富芳艳[10]（2020）在《基于SPH方法的各向异性弹塑性变形数值模拟研究》文中指出光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）方法是一种典型的无网格法,其计算过程的核心是通过核函数近似和粒子近似的思想插值计算得到场函数及其导数。由于SPH方法的计算基于节点或粒子,摆脱了网格的约束,因此特别适用于计算有限元和有限差分法难以处理的问题,例如裂纹扩展、材料大变形、高速撞击等问题,现已成为发展迅速、应用广泛的数值模拟技术之一。然而,随着SPH方法的发展和应用,其存在的问题和缺陷也逐渐显现出来,其一是完备性问题,其二是拉应力不稳定问题,导致传统SPH方法计算过程中的精度和稳定性难以保证。弹塑性变形是各类复杂变形问题的基础,例如断裂和裂纹扩展、金属塑性成形、冲击碰撞等问题都包含了弹塑性变形。因此,对弹塑性变形问题进行数值建模是模拟此类复杂变形问题的前提,而如何建立正确的弹塑性本构关系是对数值建模的关键。此外,在工程实际中,大部分材料由于经历了加工、热处理或者复合等处理,不同方向上的物理或化学性质存在差异,呈现出各向异性的特征。因此,模拟分析各向异性材料的弹塑性变形更加符合实际。然而,目前各向异性问题的数值模拟使用的计算方法大多是有限元技术,无网格方法在各向异性问题中的应用和研究仍然较少。本文旨在将无网格SPH方法应用于各向异性弹塑性变形的数值模拟中,拓展SPH方法在各向异性弹塑性变形问题的应用,为SPH方法和各向异性问题的理论研究和实际应用提供指导。针对以上问题,本文做了一系列工作:采用对称化处理的方式,使用移动最小二乘近似算法将SPH方法改进为移动最小二乘流体动力学（Moving Least Squares Particle Hydrodynamics,MLSPH）方法,保证了近似函数及其导数的完备性,提高了 SPH方法的计算精度;通过讨论核函数和光滑长度对改进的SPH方法的影响,获得了使精度最佳的核函数类型和光滑长度对点间距的比值范围,并以Burgers方程为例,验证了改进的SPH方法的高精度;使用完全拉格朗日格式的SPH方法,消除了 SPH方法的拉应力不稳定问题,极大地提高了计算效率,并结合人工粘度和沙漏控制算法,保证了计算过程的稳定性;使用J2流动理论径向返回算法建立了基于von Mises屈服准则的各向同性本构模型,以及采用一般的图形返回算法建立了基于Hi1148屈服准则和Swift等向强化材料模型的各向异性本构关系;将基于SPH方法的弹塑性模型应用于模拟计算多个各向同性和各向异性材料的变形算例,将获得的数值结果与ABAQUS有限元软件和前人的计算结果进行对比和分析,验证了基于SPH方法的各向同性/各向异性弹塑性模型的正确性、稳定性和可行性。本文基于改进的SPH方法的完全拉格朗日格式,建立了可靠的、稳定的适用于各向同性材料和适用于各向异性材料的弹塑性变形模型,可以正确、有效地模拟描述材料的弹塑性力学行为,预测材料在不同方向上的流动规律,为SPH方法在各向异性问题的理论研究和实际应用奠定了基础。
二、各向同性及随动硬化材料在有限弹塑性变形情况下的本构关系(英文)（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、各向同性及随动硬化材料在有限弹塑性变形情况下的本构关系(英文)（论文提纲范文）
（1）面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 相关技术研究综述 |
| 1.2.1 航空叶片表面强化的研究现状 |
| 1.2.2 超声表面强化技术的研究现状 |
| 1.2.3 机器人自由曲面加工技术的研究现状 |
| 1.3 关键问题 |
| 1.4 研究内容 |
| 2 稀土超磁致伸缩换能器的研制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 面向航空叶片表面的机器人超声强化系统 |
| 2.3 稀土超磁致伸缩换能器的特性分析 |
| 2.3.1 换能器的整体结构分析 |
| 2.3.2 稀土超磁致伸缩材料特性分析 |
| 2.3.3 复合振子的振速比分析 |
| 2.4 稀土超磁致伸缩换能器的有限元分析 |
| 2.4.1 复合振子的模态分析 |
| 2.4.2 换能器的有限元磁场分析 |
| 2.5 稀土超磁致伸缩换能器的性能测试 |
| 2.5.1 换能器的电源选配 |
| 2.5.2 换能器的输出振幅测试 |
| 2.5.3 换能器的超声表面强化加工测试 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于超声表面强化动力响应的机器人运动规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TC4 钛合金表面超声强化动力响应模型 |
| 3.2.1 TC4 钛合金的非线性等向强化与随动硬化本构模型 |
| 3.2.2 超声表面强化动力冲击响应 |
| 3.2.3 超声表面强化工具头运动状态仿真分析 |
| 3.3 面向航空叶片表面超声强化的机器人运动路径规划 |
| 3.3.1 超声强化工具头加工接触点规划 |
| 3.3.2 机器人超声强化路径行距规划 |
| 3.4 超声强化工具头在机器人运动空间中的位姿表达 |
| 3.4.1 机器人与末端超声强化装置的联合运动学分析 |
| 3.4.2 基于四元数球面立体插值的工具头姿态轨迹规划 |
| 3.5 叶片表面的机器人超声强化运动路径规划仿真 |
| 3.5.1 机器人超声表面强化系统坐标变换 |
| 3.5.2 机器人超声表面强化运动路径规划仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 机器人超声表面强化接触力柔顺控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 机器人超声表面强化的力/位控制方法 |
| 4.3 柔顺力控制装置模型参数辨识 |
| 4.3.1 柔顺力控制装置传递函数模型 |
| 4.3.2 柔顺力控制装置传递函数模型参数辨识 |
| 4.4 柔顺力控制装置输出接触力的模糊PID控制 |
| 4.4.1 接触力的模糊控制 |
| 4.4.2 接触力的模糊PID控制方法 |
| 4.4.3 接触力模糊PID控制仿真研究 |
| 4.5 柔顺力控制装置输出接触力的模糊RBF神经网络PID控制 |
| 4.5.1 模糊RBF神经网络PID控制原理 |
| 4.5.2 接触力模糊RBF神经网络PID控制器设计 |
| 4.5.3 接触力模糊RBF神经网络PID控制仿真研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 航空叶片表面的机器人超声强化实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 柔顺力控制装置软硬件控制平台的实现 |
| 5.3 接触力柔顺控制算法实验研究 |
| 5.3.1 接触力柔顺控制算法实验方案 |
| 5.3.2 接触力阶跃响应实验 |
| 5.3.3 接触力正弦跟随实验 |
| 5.4 单条路径下柔顺力控制装置输出力控制算法实验研究 |
| 5.5 机器人超声表面强化加工参数优化实验研究 |
| 5.5.1 响应曲面设计法实验方案 |
| 5.5.2 回归方程模型的建立与分析 |
| 5.5.3 表面强化质量的响应曲面分析 |
| 5.6 钛合金航空叶片的机器人超声强化质量评价 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）汽轮机叶片蠕变-疲劳裂纹的扩展机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 叶片的热流固耦合分析 |
| 1.2.2 材料在蠕变—疲劳交互作用下的失效问题研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 汽轮机叶片蠕变—疲劳裂纹的数值分析方法 |
| 2.1 热流固耦合数值分析方法 |
| 2.2 蠕变—疲劳失效机理 |
| 2.3 叶片材料弹塑性本构模型 |
| 2.4 损伤力学简介 |
| 2.5 基于损伤力学的汽轮机叶片蠕变—疲劳裂纹分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 汽轮机叶片的热流固耦合应力计算 |
| 3.1 汽轮机叶片与热蒸汽流的几何建模 |
| 3.2 汽轮机叶片热流固耦合分析 |
| 3.3 网格无关性验证 |
| 3.4 计算结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 蠕变—疲劳耦合损伤模拟 |
| 4.1 蠕变—疲劳耦合损伤演化模型 |
| 4.1.1 蠕变损伤模型 |
| 4.1.2 疲劳损伤模型 |
| 4.1.3 蠕变—疲劳交互的耦合损伤模型 |
| 4.2 单元失效与裂纹萌生判定 |
| 4.3 蠕变—疲劳耦合损伤的VUMAT子程序开发 |
| 4.4 蠕变—疲劳耦合损伤子程序验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 汽轮机叶片蠕变—疲劳裂纹扩展机理研究 |
| 5.1 载荷曲线 |
| 5.2 汽轮机叶片微观计算模型构建 |
| 5.2.1 泰森多边形Voronoi晶粒模型 |
| 5.2.2 汽轮机叶片危险位置微观模型的构建 |
| 5.3 汽轮机叶片蠕变—疲劳裂纹萌生模拟 |
| 5.4 汽轮机叶片蠕变—疲劳裂纹影响因素分析 |
| 5.4.1 启动停止频率(即加载频率)对裂纹萌生和扩展的影响 |
| 5.4.2 温度对蠕变—疲劳裂纹萌生和扩展的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（4）考虑应变路径与应变速率的DP900板材损伤行为实验及仿真研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 双相钢应用及研究现状 |
| 1.2.2 损伤模型研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 考虑应变路径及应变速率的非耦合损伤模型构建及实现 |
| 2.1 硬化模型 |
| 2.1.1 Swift硬化模型 |
| 2.1.2 混合硬化模型 |
| 2.1.3 Ludwik硬化模型 |
| 2.1.4 Johnson-Cook硬化模型 |
| 2.2 断裂准则 |
| 2.2.1 应力状态的描述 |
| 2.2.2 MMC断裂准则 |
| 2.2.3 LOU断裂准则 |
| 2.3 非耦合损伤模型的数值实现 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 DP900双相钢板材的力学实验研究 |
| 3.1 实验材料及实验设备 |
| 3.2 不同应变路径下的实验研究 |
| 3.2.1 拉伸实验 |
| 3.2.2 蝴蝶翅膀拉剪复合实验 |
| 3.3 不同应变速率下的实验研究 |
| 3.3.1 不同应变速率下的单向拉伸实验 |
| 3.3.2 不同应变速率下的双桥剪切实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 模型参数研究及参数识别 |
| 4.1 率相关损伤参数影响规律的研究 |
| 4.2 DP900硬化参数识别 |
| 4.2.1 Swift模型与Ludwik模型硬化参数识别 |
| 4.2.2 混合硬化模型参数识别 |
| 4.2.3 Johnson-Cook硬化方程参数识别 |
| 4.3 DP900损伤参数识别 |
| 4.3.1 各个实验应变路径下应力状态的表征 |
| 4.3.2 路径相关损伤参数的识别 |
| 4.3.3 应变速率相关损伤参数的识别 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 有限元仿真模拟结果分析与讨论 |
| 5.1 有限元模型构建 |
| 5.2 不同应变路径下DP900损伤行为实验仿真对比分析 |
| 5.2.1 断裂应变对比分析 |
| 5.2.2 力-位移曲线对比分析 |
| 5.3 不同应变速率下DP900损伤行为实验仿真对比分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术成果 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（5）基于材料弹塑性行为的轴承滚道疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 材料的弹塑性本构模型的研究 |
| 1.2.2 切向力对滚道次表面应力分布影响的研究 |
| 1.2.3 滚动轴承的疲劳寿命研究 |
| 1.3 本课题研究内容 |
| 第二章 弹塑性损伤本构模型研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 连续损伤力学理论 |
| 2.2.1 损伤基本概念 |
| 2.2.2 损伤状态下的有效应力 |
| 2.2.3 损伤演化方程 |
| 2.2.4 材料失效判据 |
| 2.3 弹塑性损伤本构模型的建立 |
| 2.4 本构模型的算法实现 |
| 2.4.1 损伤累积和应力更新算法 |
| 2.4.2 雅克比矩阵的求解 |
| 2.4.3 UMAT子程序计算流程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 球-滚道的弹塑性等效模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 球-滚道接触的等效接触模型 |
| 3.2.1 弯曲滚道-线性滚道等效接触模型 |
| 3.2.2 刚性球和弹性线性滚道接触模型 |
| 3.3 弹塑性损伤本构模型的有限元实现 |
| 3.3.1 ABAQUS材料子程序原理 |
| 3.3.2 材料参数的定义 |
| 3.4 网格收敛性研究 |
| 3.5 UMAT子程序有效性的验证 |
| 3.5.1 无摩擦力时模型的应力、应变研究 |
| 3.5.2 有摩擦力时模型的应力、应变研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 运动形式对滚道应力分布影响的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 滚动对滚道的应力、应变影响研究 |
| 4.2.1 滚动对滚道的应力影响研究 |
| 4.2.2 滚动对滚道的应变影响研究 |
| 4.3 滑动对滚道的应力、应变影响研究 |
| 4.3.1 滑动对滚道的应力影响研究 |
| 4.3.2 滑动对滚道的应变影响研究 |
| 4.4 自旋对滚道的应力、应变影响研究 |
| 4.4.1 自旋对滚道的应力影响研究 |
| 4.4.2 自旋对滚道的应变影响研究 |
| 4.5 组合运动研究 |
| 4.5.1 滚动和滑动的组合运动研究 |
| 4.5.2 自旋和滑动的组合运动研究 |
| 4.6 不同运动形式对比研究 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 滚道疲劳寿命研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 球-滚道二维接触模型 |
| 5.3 滚道疲劳裂纹萌生寿命研究 |
| 5.3.1 基于概率模型的滚道疲劳寿命研究 |
| 5.3.2 基于损伤力学滚道裂纹萌生寿命研究 |
| 5.4 滚道表面或次表面应力和疲劳损伤的耦合 |
| 5.5 接触应力、摩擦系数和不同运动形式对寿命的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A:攻读硕士期间获得的科研成果 |
| 附录 B:UMAT子程序 |
（6）Q690E钢板腐蚀损伤及其腐蚀后力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及研究目的和意义 |
| 1.2 高强钢结构国内外研究现状 |
| 1.2.1 材性层面 |
| 1.2.2 构件层面 |
| 1.3 钢材腐蚀规律国内外研究现状 |
| 1.3.1 钢材腐蚀规律的研究手段 |
| 1.3.2 钢材的大气腐蚀失重时变规律 |
| 1.3.3 钢材腐蚀表面蚀坑发展及分布规律 |
| 1.4 腐蚀后钢材力学性能国内外研究现状 |
| 1.4.1 腐蚀损伤的量化与随机性 |
| 1.4.2 腐蚀对钢结构性能的影响 |
| 1.5 国内外研究存在的不足 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 Q690E钢板力学性能试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验概况 |
| 2.2.1 试件设计 |
| 2.2.2 试验设备及加载制度 |
| 2.3 试验结果及分析 |
| 2.3.1 单调拉伸性能 |
| 2.3.2 低周/超低周疲劳性能 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Q690E钢板人工加速腐蚀试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实际腐蚀环境下钢材的大气腐蚀机理 |
| 3.2.1 大气腐蚀的主要环境因素 |
| 3.2.2 工业环境中钢材的大气腐蚀机理 |
| 3.2.3 海洋环境中钢材的大气腐蚀机理 |
| 3.3 试验概况 |
| 3.3.1 试件分组、设计及加工 |
| 3.3.2 人工加速腐蚀试验 |
| 3.4 试验结果及分析 |
| 3.4.1 不同因素对钢板腐蚀速率的影响 |
| 3.4.2 模拟工业环境中钢板腐蚀进程 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于表面形貌Q690E钢板腐蚀损伤分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验概况 |
| 4.2.1 试件设计 |
| 4.2.2 人工加速腐蚀试验 |
| 4.2.3 腐蚀后钢板表面形貌扫描试验 |
| 4.3 试验结果及分析 |
| 4.3.1 腐蚀质量损失率 |
| 4.3.2 腐蚀后表面形貌 |
| 4.3.3 腐蚀深度的空间分布规律 |
| 4.3.4 腐蚀后最危险截面损失率 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 腐蚀后Q690E钢板力学性能试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验概况 |
| 5.2.1 人工加速腐蚀试验 |
| 5.2.2 单调拉伸试验及循环加载试验 |
| 5.3 试验结果及分析 |
| 5.3.1 单调拉伸性能 |
| 5.3.2 单调拉伸过程的应力分析 |
| 5.3.3 低周/超低周疲劳性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 随机腐蚀损伤Q690E钢板受压、受剪性能有限元分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 钢板的随机腐蚀损伤模型 |
| 6.2.1 钢板的随机腐蚀深度模型 |
| 6.2.2 带有随机腐蚀损伤的钢板有限元模型 |
| 6.2.3 随机模型网格尺寸的敏感性分析及模型验证 |
| 6.2.4 不同腐蚀程度的腐蚀深度模型 |
| 6.3 随机腐蚀损伤钢板的承载性能分析 |
| 6.3.1 板件的分类及腐蚀程度 |
| 6.3.2 随机腐蚀损伤板件极限承载力 |
| 6.3.3 随机腐蚀损伤板件应力发展过程 |
| 6.3.4 板件极限承载力的随机性分析 |
| 6.3.5 初始几何缺陷对受压性能的影响 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）静态与循环荷载下非饱和土的弹塑性双面模型研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 非饱和土本构特性的研究现状 |
| 1.2.1 吸力的概念和量测 |
| 1.2.2 非饱和土的应力状态变量 |
| 1.2.3 非饱和土的力学行为 |
| 1.2.4 非饱和土的持水行为 |
| 1.2.5 非饱和土的水-力耦合特性 |
| 1.2.6 非饱和土的本构模型 |
| 1.2.7 循环荷载下非饱和土的本构模型 |
| 1.2.8 非饱和土本构特性研究中存在的问题 |
| 1.3 研究内容和方法 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.4 研究技术路线 |
| 1.5 论文结构图 |
| 1.6 创新点 |
| 2 非饱和土弹塑性双面模型的理论框架 |
| 2.1 经典塑性增量理论 |
| 2.1.1 屈服准则 |
| 2.1.2 加载准则 |
| 2.1.3 强化法则 |
| 2.1.4 流动法则 |
| 2.1.5 一致性条件 |
| 2.1.6 增量形式的应力-应变关系 |
| 2.2 非饱和土的BBM模型 |
| 2.2.1 非饱和土的力学特性 |
| 2.2.2 屈服面方程 |
| 2.2.3 硬化法则和流动法则 |
| 2.2.4 增量应力应变关系 |
| 2.3 循环塑性及模拟方法 |
| 2.3.1 循环塑性与Masing方法 |
| 2.3.2 循环荷载下土的本构模型 |
| 2.4 LI-MEISSNER双面模型 |
| 2.4.1 Li-Meissner硬化准则 |
| 2.4.2 饱和土中的本构建模 |
| 2.4.3 在非饱和土中的应用 |
| 2.5 WHEELER水-力耦合模型 |
| 2.5.1 耦合机理分析 |
| 2.5.2 应力应变关系的推导 |
| 2.5.3 三轴试验应力路径及屈服面变化 |
| 2.5.4 水-力耦合矩阵及本构关系 |
| 2.6 SUN水-力耦合模型 |
| 2.6.1 SWCC的描述 |
| 2.6.2 水-力耦合关系 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 循环荷载下非饱和土水-力耦合组合双面模型 |
| 3.1 非饱和土状态变量的选取 |
| 3.2 等向压缩试验模拟 |
| 3.2.1 加载面和边界面方程 |
| 3.2.2 流动法则和硬化法则 |
| 3.2.3 一致性条件和塑性硬化模量 |
| 3.2.4 增量弹塑性应力应变关系 |
| 3.3 常规三轴试验模拟 |
| 3.3.1 三轴剪切试验应力路径 |
| 3.3.2 应力路径沿着p′增大的方向 |
| 3.3.3 应力路径沿着p′减小的方向 |
| 3.4 循环加载模拟 |
| 3.4.1 加载面和边界面方程 |
| 3.4.2 流动法则 |
| 3.4.3 塑性硬化法则 |
| 3.4.4 一致性条件 |
| 3.4.5 塑性硬化模量 |
| 3.4.6 增量应力应变关系 |
| 3.5 加载点在LC上的本构模型 |
| 3.5.1 等向压缩试验 |
| 3.5.2 静态三轴剪切试验 |
| 3.5.3 循环加载试验 |
| 3.6 模型参数确定方法 |
| 3.6.1 非饱和状态相关的参数 |
| 3.6.2 水-力耦合系数 |
| 3.6.3 与循环加载相关的参数 |
| 3.7 模型的试验模拟和预测能力验证 |
| 3.7.1 控制吸力三轴试验静态加载的模拟 |
| 3.7.2 常含水率三轴试验静态加载的模拟 |
| 3.7.3 控制吸力循环加载试验的模拟和预测 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 循环荷载下非饱和土水-力耦合双面模型 |
| 4.1 状态变量的选取 |
| 4.2 非饱和土的土水特征 |
| 4.3 等向压缩试验 |
| 4.3.1 加载面和边界面方程 |
| 4.3.2 硬化法则和流动法则 |
| 4.3.3 一致性条件和硬化模量 |
| 4.3.4 水-力耦合特性的演化 |
| 4.3.5 增量应力应变关系 |
| 4.4 常规三轴试验的本构关系 |
| 4.4.1 应力路径沿着p′增大的方向 |
| 4.4.2 应力路径沿着p′减小的方向 |
| 4.5 循环加载过程的本构模型 |
| 4.6 模型参数确定方法 |
| 4.7 水-力耦合模型的验证 |
| 4.7.1 控制吸力静态加载试验的模拟 |
| 4.7.2 常含水率静态加载试验的模拟 |
| 4.7.3 循环加载试验的模拟和预测 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 考虑结构性、各向异性和超固结特性的非饱和土双面模型 |
| 5.1 考虑结构性的本构模型 |
| 5.1.1 土体结构性的描述 |
| 5.1.2 弹塑性双面模型的建立 |
| 5.1.3 模型参数的确定 |
| 5.1.4 考虑结构性影响模型的验证 |
| 5.1.5 小结 |
| 5.2 考虑各向异性的本构模型 |
| 5.2.1 土体各向异性的描述 |
| 5.2.2 考虑各向异性的本构模型 |
| 5.2.3 模型参数的确定 |
| 5.2.4 考虑各向异性影响本构模型的验证 |
| 5.2.5 小结 |
| 5.3 考虑超固结特性的本构模型 |
| 5.3.1 非饱和土的超固结特性 |
| 5.3.2 模型的硬化法则 |
| 5.3.3 增量应力应变关系 |
| 5.3.4 超固结非饱和土本构模型的验证 |
| 5.3.5 小结 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 变量注释表 |
| 附录 |
| 附录A 应力空间中共轭点坐标的推导 |
| 附录B 控制吸力静态三轴剪切试验的FORTRAN代码 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（8）高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 GH4169材料特性、应用领域及切削加工性 |
| 1.2.1 GH4169材料特性 |
| 1.2.2 GH4169应用领域及服役条件 |
| 1.2.3 GH4169的切削加工性 |
| 1.3 GH4169加工表面残余应力研究现状 |
| 1.3.1 GH4169车削加工表面残余应力 |
| 1.3.2 GH4169滚压加工表面残余应力 |
| 1.4 GH4169加工表面残余应力对疲劳寿命的影响 |
| 1.5 存在问题和研究内容 |
| 1.5.1 存在问题 |
| 1.5.2 研究目标 |
| 1.5.3 研究内容 |
| 第2章 高温合金GH4169车削加工表面残余应力 |
| 2.1 GH4169车削加工试验设计 |
| 2.1.1 GH4169材料 |
| 2.1.2 车削加工试验 |
| 2.1.3 残余应力测试 |
| 2.2 GH4169车削加工表面残余应力 |
| 2.2.1 进给量和切削速度对残余应力的影响 |
| 2.2.2 刀尖圆弧半径对残余应力的影响 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 车削加工高温合金GH4169应力强度因子幅值预测 |
| 3.1 车削加工引起的残余剪切应力问题的提出 |
| 3.2 应力强度因子幅值理论模型 |
| 3.2.1 残余剪切应力计算 |
| 3.2.2 应力强度因子幅值修正模型 |
| 3.3 应力强度因子修正模型试验验证及结果分析 |
| 3.3.1 试验方案设计 |
| 3.3.2 试验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 高温合金GH4169车-滚组合加工表面完整性特征对疲劳寿命的影响 |
| 4.1 GH4169试样车-滚组合加工 |
| 4.2 GH4169车-滚组合加工表面粗糙度及表面形貌 |
| 4.2.1 车-滚组合加工表面粗糙度 |
| 4.2.2 车-滚组合加工表面形貌 |
| 4.3 GH4169车-滚组合加工表面层主残余应力 |
| 4.3.1 主残余应力计算 |
| 4.3.2 车-滚组合加工表面主残余应力 |
| 4.4 GH4169车-滚组合加工表面层硬度 |
| 4.5 GH4169车-滚组合加工表面材料相变 |
| 4.6 GH4169车-滚组合加工疲劳寿命 |
| 4.6.1 GH4169低周疲劳寿命 |
| 4.6.2 GH4169低周疲劳断口形貌 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 高温合金GH4169车-滚组合加工表面残余应力预测 |
| 5.1 问题的提出—车削加工引起的初始残余应力影响 |
| 5.2 车-滚组合加工残余应力产生过程 |
| 5.2.1 滚压接触静载 |
| 5.2.2 弹性接触应力-应变 |
| 5.2.3 加载过程弹塑性应力-应变 |
| 5.2.4 卸载之后的残余应力计算 |
| 5.3 车-滚组合加工表面残余应力模型试验验证及结果分析 |
| 5.3.1 预测结果与试验结果对比分析 |
| 5.3.2 滚压参数对残余应力的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的论文及科研情况 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（9）不锈钢表面微织构超声冲击加工的仿真与工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 不锈钢表面微织构加工技术研究现状 |
| 1.2.2 超声冲击加工技术研究现状 |
| 1.2.3 超声冲击有限元数值仿真研究现状 |
| 1.2.4 微织构摩擦磨损性能研究现状 |
| 1.3 国内外研究现状总结 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 316L不锈钢超声冲击加工的理论分析与验证 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超声冲击加工微织构的理论分析 |
| 2.2.1 冲击弹塑性变形理论分析 |
| 2.2.2 几何形貌分析 |
| 2.3 超声冲击加工理论的仿真验证 |
| 2.3.1 非线性各向同性随动硬化本构 |
| 2.3.2 单次冲击有限元模型建立与仿真分析 |
| 2.3.3 微织构加工有限元模型建立与仿真分析 |
| 2.4 超声冲击加工理论的实验验证 |
| 2.4.1 平台搭建 |
| 2.4.2 实验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 工艺参数对不锈钢超声冲击加工影响研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超声冲击微织构机械性能表征 |
| 3.3 预压力对超声冲击加工的影响 |
| 3.3.1 预压力与位移的关系 |
| 3.3.2 预压力对沟槽形貌的影响 |
| 3.3.3 预压力对残余应力的影响 |
| 3.3.4 预压力对沟槽底部材料硬度的影响 |
| 3.4 冲击球振幅对超声冲击加工的影响 |
| 3.4.1 振幅对沟槽形貌的影响 |
| 3.4.2 振幅对残余应力的影响 |
| 3.4.3 振幅对沟槽底部材料硬度的影响 |
| 3.5 进给速度对超声冲击加工的影响 |
| 3.5.1 进给速度对沟槽形貌的影响 |
| 3.5.2 进给速度对残余应力的影响 |
| 3.5.3 进给速度对沟槽底部材料硬度的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于超声加工的不锈钢微织构摩擦性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 不锈钢表面沟槽阵列微织构加工对比 |
| 4.2.1 椭圆振动切削加工制备微织构过程分析 |
| 4.2.2 沟槽阵列微织构形貌对比 |
| 4.3 不锈钢表面沟槽阵列微织构的摩擦性能分析 |
| 4.4 加工后不锈钢工件残余应力对比仿真分析 |
| 4.4.1 超声冲击加工微织构二维仿真 |
| 4.4.2 椭圆振动金刚石切削二维仿真 |
| 4.4.3 应力情况对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（10）基于SPH方法的各向异性弹塑性变形数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 SPH方法的发展概况 |
| 1.3 弹塑性变形数值建模 |
| 1.3.1 弹塑性基本理论 |
| 1.3.2 弹塑性数值计算方法 |
| 1.4 各向异性问题的研究现状 |
| 1.5 本文的研究目标和主要工作 |
| 第二章 SPH方法的基本理论和改进 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 SPH方法的基本理论 |
| 2.2.1 核函数近似 |
| 2.2.2 粒子近似 |
| 2.2.3 完备性问题 |
| 2.3 MLSPH方法的基本理论 |
| 2.4 核函数和光滑长度的影响 |
| 2.4.1 核函数 |
| 2.4.2 光滑长度 |
| 2.5 Burgers方程的求解 |
| 2.5.1 引言 |
| 2.5.2 一维Burgers方程 |
| 2.5.3 二维Burgers方程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 各向同性弹塑性问题SPH建模及应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 TLSPH方法 |
| 3.3 各向同性本构关系的建立 |
| 3.3.1 应力偏量 |
| 3.3.2 静水压力 |
| 3.3.3 J_2流动理论径向返回算法 |
| 3.3.4 平面应力问题 |
| 3.4 人工粘度 |
| 3.5 沙漏控制算法 |
| 3.6 时间积分 |
| 3.7 程序的求解结构 |
| 3.8 各向同性弹塑性变形SPH模型的应用 |
| 3.8.1 薄板拉伸 |
| 3.8.2 悬臂梁弯曲 |
| 3.8.3 Taylor碰撞问题 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 各向异性弹塑性问题SPH建模及应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Hill48屈服准则及参数的确定 |
| 4.2.1 Hill48各向异性屈服准则 |
| 4.2.2 屈服函数中参数的确定 |
| 4.3 Swift强化模型 |
| 4.4 各向异性本构关系的建立 |
| 4.4.1 基于Hill48屈服准则和等向强化的本构关系 |
| 4.4.2 图形返回算法 |
| 4.5 各向异性弹塑性变形SPH模型的应用 |
| 4.5.1 单向拉伸 |
| 4.5.2 十字双向拉伸 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间完成的论文 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、各向同性及随动硬化材料在有限弹塑性变形情况下的本构关系(英文)（论文参考文献）
- [1]面向航空叶片表面超声强化的机器人运动规划与柔顺控制研究[D]. 房善想. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]宏/微观循环本构模型及其在工程结构中的应用[J]. 孙莉,郭素娟,苑光健,陈杨熙,张显程,涂善东. 机械工程学报, 2021(16)
- [3]汽轮机叶片蠕变-疲劳裂纹的扩展机理研究[D]. 胡志伟. 西安理工大学, 2021(01)
- [4]考虑应变路径与应变速率的DP900板材损伤行为实验及仿真研究[D]. 妥之彧. 山东大学, 2021(12)
- [5]基于材料弹塑性行为的轴承滚道疲劳寿命研究[D]. 张会华. 昆明理工大学, 2021(01)
- [6]Q690E钢板腐蚀损伤及其腐蚀后力学性能研究[D]. 贾晨. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]静态与循环荷载下非饱和土的弹塑性双面模型研究[D]. 李潇旋. 北京交通大学, 2020
- [8]高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究[D]. 华杨. 山东大学, 2020(08)
- [9]不锈钢表面微织构超声冲击加工的仿真与工艺研究[D]. 赵东旭. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]基于SPH方法的各向异性弹塑性变形数值模拟研究[D]. 富芳艳. 山东大学, 2020(11)