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第三届中国国际复合材料科技大会

作者：张光瀚朱志武谢奇峻西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室西南交通大学牵引动力国家重点实验室

为研究AZ31B镁合金在高应变速率下的力学行为及本构模型,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）,对AZ31B镁合金进行了应变率范围1630s至3544s的冲击动态压缩实验。分析了AZ31B镁合金高应变率过程中动态应力-应变行为。结果显示压缩时AZ31B镁... 详细信息

为研究AZ31B镁合金在高应变速率下的力学行为及本构模型,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）,对AZ31B镁合金进行了应变率范围1630s至3544s的冲击动态压缩实验。分析了AZ31B镁合金高应变率过程中动态应力-应变行为。结果显示压缩时AZ31B镁合金由各向同性硬化效应转变为应变软化效应,且不具有明显的应变率效应。为更好地说明AZ31B镁合金的动态力学性能,将其准静态压缩实验作为对比。同时对准静态及冲击动态下的塑性变形机制进行揭示:位错密度增加,晶粒发生滑移导致塑性变形。此外,本文采用改进的Johnson-Cook本构模型,考虑损伤对材料的影响,确定模型中的参数。结合损伤失效模型后改进的Johnson-Cook模型能够表现出AZ31B镁合金单轴加载时各向同性硬化行为,以及损伤引起的应变软化行为,与实验结果对比,拟合结果良好。

关键词：镁合金霍普金森实验动态力学性能本构方程损伤

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基于漏斗试样的C250钢高温扭转低周疲劳行为

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航空学报 2016年第2期37卷 617-625页

作者：赵兴华蔡力勋包陈江志华西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 中航工业北京航空材料研究院北京100095

C250钢的扭转疲劳破坏是其主要失效形式之一。为了获得航空材料C250钢的扭转疲劳特性,并消除等直圆棒试样在扭转试验中产生的弊端,依据漏斗试样完成了C250钢在3种高温(150、200、350℃)环境下的扭转低周疲劳试验,获得了在扭转低周疲劳... 详细信息

C250钢的扭转疲劳破坏是其主要失效形式之一。为了获得航空材料C250钢的扭转疲劳特性,并消除等直圆棒试样在扭转试验中产生的弊端,依据漏斗试样完成了C250钢在3种高温(150、200、350℃)环境下的扭转低周疲劳试验,获得了在扭转低周疲劳下的扭矩-名义扭转角曲线。基于试验结果,利用FAT方法分析得到了C250钢在3种高温环境下的材料循环本构关系,利用该循环本构关系对漏斗试样进行三维扭转有限元分析,获得漏斗根部剪切应力与扭矩之间的转换公式及漏斗根部剪切应变与名义扭转角之间的转换公式。基于以上试验与分析方法,得到了材料的剪切应变幅-倍循环次数曲线、剪切应力幅-循环分数曲线以及剪切应力-剪切应变的稳定滞回线,发现材料呈现出循环软化特性,并基于Manson-Coffin模型对材料寿命进行了分析。

关键词：扭转低周疲劳有限元辅助测试方法 C250钢漏斗试样扭转特性 Manson-Coffin模型

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非晶态玻璃态高分子材料银纹演化破坏的跨尺度描述

非晶态玻璃态高分子材料银纹演化破坏的跨尺度描述

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第十一届南方计算力学学术会议（SCCM-11）

作者：杨卓然张建伟蒋晗西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室郑州大学力学与工程科学学院

非晶态脆性高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面刮擦的红外测温结果显示其伴随剧烈的局部温升。基于线弹性断裂理论框架的断裂弹性能不能完全描述破坏过程中的剧烈温升。实验表明,玻璃态高分子材料的裂纹尖端区存在大量玻璃态高分... 详细信息

非晶态脆性高分子材料聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）表面刮擦的红外测温结果显示其伴随剧烈的局部温升。基于线弹性断裂理论框架的断裂弹性能不能完全描述破坏过程中的剧烈温升。实验表明,玻璃态高分子材料的裂纹尖端区存在大量玻璃态高分子特有的变形:银纹,引起的能量耗散是此类温升的主要原因。由于宏观裂纹（0～2微米）与银纹(0微米)之间的尺度差异极大,有限元模拟方法难以描述银纹的演化破坏过程。本文发展了一套基于银纹生长演化微观机理的模型,该模型能够描述断裂处局部银纹微纤的演化过程,得到银纹流动引起的能量耗散。通过结合可反映高分子材料复杂应力状态的宏观本构,以描述材料破坏的温升现象,计算结果与文献中的实验结果吻合较好。本文较为合理地描述非晶态高分子材料银纹演化过程及破坏温升,可为解决银纹破坏问题的跨尺度描述提供思路。

关键词：非晶态玻璃态高分子材料银纹温升能量耗散跨尺度描述

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环氧树脂真空填充过程的数值模拟

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四川理工学院学报（自然科学版） 2017年第6期30卷 18-22页

作者：王巍尧成志强张勇张豫陆剑锋西南交通大学力学与工程学院成都610031 应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 四川德源石油天然气工程有限公司成都610041

环氧钢套筒是油气管道修复补强的一个重要手段,研究环氧树脂在套筒与管壁间填充的完整性,对管道补强修复具有重要意义。基于FLUENT软件中的VOF方法,模拟了环氧树脂在真空条件下的填充过程,分析了套筒的进出胶口位置和真空度对环氧树脂... 详细信息

环氧钢套筒是油气管道修复补强的一个重要手段,研究环氧树脂在套筒与管壁间填充的完整性,对管道补强修复具有重要意义。基于FLUENT软件中的VOF方法,模拟了环氧树脂在真空条件下的填充过程,分析了套筒的进出胶口位置和真空度对环氧树脂最终填充率的影响。研究结果表明:(1)环氧套筒进胶口和出胶口相距越远,环氧树脂填充率越高。在进胶口和出胶口分别位于套筒上下两端时填充效果最好,在真空度为80 k Pa时,填充率为99.90%;(2)出胶口真空度对环氧树脂的填充完整性影响较小,在真空度为50 k Pa时,填充率为99.79%。在真空度为80 k Pa时,填充率为99.90%,填充率仅增加了0.11%。

关键词：环氧钢套筒环氧树脂真空度进/出胶口位置填充率

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厚度对5083铝合金薄板超高周弯曲疲劳性能的影响

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机械工程材料 2016年第3期40卷 85-88页

作者：梁凌宇王弘(指导) 董轩成西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

在超声振动载荷下,对2 mm和5 mm厚5083铝合金薄板进行了超高周弯曲疲劳试验,研究了铝合金薄板厚度对其超高周弯曲疲劳性能的影响。结果表明:5083铝合金薄板的S-N曲线呈连续下降特征,试样在109周次处仍会发生断裂,与一般铝合金的疲劳特... 详细信息

在超声振动载荷下,对2 mm和5 mm厚5083铝合金薄板进行了超高周弯曲疲劳试验,研究了铝合金薄板厚度对其超高周弯曲疲劳性能的影响。结果表明:5083铝合金薄板的S-N曲线呈连续下降特征,试样在109周次处仍会发生断裂,与一般铝合金的疲劳特征一致,即传统的疲劳极限并不存在;受尺寸效应影响,2mm厚薄板的弯曲疲劳强度高于5mm厚薄板的;尺寸效应在高周阶段对薄板疲劳性能的影响最大,超高周阶段的影响逐渐减弱;试样的疲劳裂纹起源于表面,表现为多源萌生;同应力幅值下不同厚度的5083铝合金薄板断口具有相同的解理特征。

关键词：超高周弯曲疲劳性能 5083铝合金薄板尺寸效应

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获取材料应力应变关系的锥形压入新方法

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中国测试 2016年第4期42卷 5-8,14页

作者：刘晓坤蔡力勋陈辉西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室四川成都610031

采用自主研发的便携式压入设备,对材料平滑表面进行单调压入试验获得载荷—深度曲线,进而获得材料的单轴应力应变关系曲线。在等向强化、各向同性、单调加载条件下,基于能量原理和有限元分析提出应用双锥无卸载的压入载荷—深度曲线预... 详细信息

采用自主研发的便携式压入设备,对材料平滑表面进行单调压入试验获得载荷—深度曲线,进而获得材料的单轴应力应变关系曲线。在等向强化、各向同性、单调加载条件下,基于能量原理和有限元分析提出应用双锥无卸载的压入载荷—深度曲线预测具有Hollomon律的材料应力应变关系半解析新公式。在有限元验证方面,根据不同材料的Hollomon律应力应变作为有限元本构关系条件获得的载荷—深度分析结果与压入载荷—深度关系吻合较好。在试验方面,通过压入载荷—深度曲线得到加载曲率,然后利用半解析新公式得到的材料单轴应力应变关系与单轴拉伸试验结果进行比较,结果表明新方法获取的材料应力应变关系和单轴拉伸试验结果有较好的一致性。

关键词：压入设备应力应变关系加载曲率有限元仿真

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圆盘颗粒DDA接触算法及冲量法

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重庆理工大学学报（自然科学） 2016年第11期30卷 71-77页

作者：陈孚喻勇西南交通大学力学与工程学院成都610031 西南交通大学应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031

介绍了圆盘颗粒不连续变形分析(DDA)理论。推导了圆盘与边界、圆盘与圆盘的罚函数法接触子矩阵。在罚函数法和曾广拉格朗日法下编写程序模拟了单个圆盘与边界碰撞、折斜面上的运动和多圆盘在封闭边界内的运动等3个算例。研究了罚函数法... 详细信息

介绍了圆盘颗粒不连续变形分析(DDA)理论。推导了圆盘与边界、圆盘与圆盘的罚函数法接触子矩阵。在罚函数法和曾广拉格朗日法下编写程序模拟了单个圆盘与边界碰撞、折斜面上的运动和多圆盘在封闭边界内的运动等3个算例。研究了罚函数法和增广拉格朗日法处理接触时刚度变化对系统机械能的影响,发现碰撞速度较大时,系统机械能的变化在不同刚度取值组合下相差很大。为解决模拟碰撞时存在的机械能变化不准确的问题,在计算中引入冲量法,用于计算圆盘与圆盘、圆盘与边界以及圆盘与凸角碰撞后的分离速度,以更新DDA算法中的初始速度。将冲量法编入程序在不同恢复系数和摩擦角条件下重新模拟算例,发现改善后的算例程序可较好地模拟多圆盘在运动过程中的机械能变化。

关键词：圆盘颗粒DDA 接触刚度机械能冲量法

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基于时温等效原理的热致形状记忆聚合物模型

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四川理工学院学报（自然科学版） 2016年第3期29卷 66-69页

作者：张泽斌阚前华董诗玉李建康国政应用力学与结构安全四川省重点实验室成都610031 西南交通大学力学与工程学院成都610031

基于粘弹性高分子理论和时温等效原理,对玻璃态热致型形状记忆聚合物的形状记忆过程进行模拟。将形状记忆聚合物的粘弹性应力应变响应分为依赖于应变的应力部分和依赖于时间的松弛部分。依赖于应变的应力部分采用不可压缩的Mooney-Rivli... 详细信息

基于粘弹性高分子理论和时温等效原理,对玻璃态热致型形状记忆聚合物的形状记忆过程进行模拟。将形状记忆聚合物的粘弹性应力应变响应分为依赖于应变的应力部分和依赖于时间的松弛部分。依赖于应变的应力部分采用不可压缩的Mooney-Rivlin超弹性模型,依赖于时间的松弛部分采用Prony级数表示。通过新的时温等效方程来考虑模量的温度相关性。模拟结果与实验的比较表明:模拟结果与实验吻合很好。

关键词：形状记忆聚合物粘弹性超弹性时温等效

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基于RVE低周疲劳的Ⅱ型疲劳裂纹扩展行为研究

基于RVE低周疲劳的Ⅱ型疲劳裂纹扩展行为研究

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第十八届全国疲劳与断裂学术会议

作者：石凯凯蔡力勋祁爽包陈西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室

通过分析材料剪切代表性体积单元的疲劳行为与Ⅱ型疲劳裂纹扩展速率,发现两者之间存在内在联系。故而,基于剪切低周疲劳特性、疲劳失效准则(塑性应变能密度和线性损伤累积)和裂纹裂尖区有效循环应力应变场,建立了Ⅱ型疲劳裂纹扩展速率... 详细信息

通过分析材料剪切代表性体积单元的疲劳行为与Ⅱ型疲劳裂纹扩展速率,发现两者之间存在内在联系。故而,基于剪切低周疲劳特性、疲劳失效准则(塑性应变能密度和线性损伤累积)和裂纹裂尖区有效循环应力应变场,建立了Ⅱ型疲劳裂纹扩展速率的理论预测模型。结合两种铝合金材料(2024-T351和7075-T6)的试验数据与预测模型的比较发现,理论预测结果与试验数据吻合较好。

关键词：循环塑性区疲劳失效准则 Ⅱ型疲劳裂纹扩展代表性体积单元剪切低周疲劳

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基于能量等效的Ⅰ型裂纹构元全塑性统一模型

基于能量等效的Ⅰ型裂纹构元全塑性统一模型

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第十八届全国疲劳与断裂学术会议

作者：蔡力勋陈辉西南交通大学力学与工程学院应用力学与结构安全四川省重点实验室

近半世纪以来,弹塑性断裂力学中J积分与载荷、裂纹长度、几何尺寸和位移之间的函数关系是含缺陷结构安全评定的基础。上世纪70年代,***等研究的EPRI全塑性断裂失效分析手册对符合Ramberg-Osgood幂律本构关系的延性材料给出了J积分的全... 详细信息

近半世纪以来,弹塑性断裂力学中J积分与载荷、裂纹长度、几何尺寸和位移之间的函数关系是含缺陷结构安全评定的基础。上世纪70年代,***等研究的EPRI全塑性断裂失效分析手册对符合Ramberg-Osgood幂律本构关系的延性材料给出了J积分的全塑性解并提出了获取延性材料J积分的工程方法,即给出了多类含裂纹试样的J积分与载荷、J积分与位移、载荷与位移之间的关系,对于推动弹塑性断裂力学的工程应用起到了积极作用。然而EPRI手册中涉及的相关弹塑性断裂力学问题的研究结果迄今为止仍仅为离散数值解。本文根据变形区域RVE的能量等效思想,针对EPRI全塑性断裂失效分析手册中列出的多种裂纹构型试样（如CT、SEB、SET、MT等）推导并通过简单的有限元分析给出了适用于这些裂纹构型试样的全塑性半解析统一模型,该模型与EPRI离散的数值解进行对比,结果吻合很好,验证了本文方法的有效性和先进性。

关键词：等效能量理论 EPRI J积分材料本构关系

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