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《粘弹塑性统一本构模型理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第18卷第4期计算力学学报Vol.18No.42001年11月CHINESEJOURNALOFCOMPUTATIONALMECHANICSNovember2001文章编号:1007-4708(2001)04-0424-11粘弹塑性统一本构模型理论冯明珲,吕和祥,郭宇峰(大连理工大学工程力学系,大连116024)摘要:文章在已有的统一本构模型的基础上,将粘弹性变形引入到统一本构模型之中,成功地改善了材料过渡段的变形模拟情况。通过Hastelloy-X的变形模拟及与其它统一本构模型的变形模拟比较,证明了粘弹塑性统一本构模型的合理性。关键词:粘弹塑性;统一本构模
2、型;Hastelloy-X变形中图分类号:O343.5;O343.9文献标识码:A的:1引言1)材料中任意一点的应变率均可视为弹性应变50年代以来,现代高精尖技术的飞速发展,带和非弹性应变之和;动了相应的实验技术提高,材料在极端热力学条件2)材料的力学性质是由材料的两个基本内变量下的一些特殊性质被高精度的实验逐步地揭示出决定的,分别为描述等向硬化的内变量K(Drag来。60年代后出现的MTS、Instron、Schenk等厂商Stress)和描述运动硬化的内变量8(BackStress)。提供的电子计算机控制试验机,将经典力学实验技3)统一本构理论摒弃了屈
3、服准则,是无屈服面术带进了一个新的时代。通过这些高精密度仪器设理论。备,可以模拟在航天航空、核电站、热电站等领域内2统一本构模型的某些部件在极端工作条件下的荷载历史,全过程实时模拟加载过程,对材料在单调荷载、循环荷载等统一本构模型方法是从材料的宏观和微观两方不同加载情况下的弹性、塑性、粘性等性质所表现出面入手,将宏观和微观相结合的研究方法。统一本构的循环硬化、蠕变、松弛、热恢复、疲劳等现象有了新模型应用热力学内变量理论,将材料的宏观变形与的认识,开始了对能够更准确地模拟材料的各种力代表材料微观结构变化的内变量相结合,能够很好学行为的本构关系的探讨。地反应材
4、料的各种变形和记录应力历史。统一本构上述的这些性质表明材料变形特性与加载历史理论摒弃了传统的屈服面理论,连续地描述材料的和加载速率是相关的。许多科学工作者的实验研究变形过程,能够更准确地反映材料各种变形之间的都揭示出:对动态荷载的反应,材料的屈服极限显然联系。地提高了。通过许多实验研究发现具有明显屈服极统一本构理论不以屈服面作为理论的前提,属限的那些金属,对于应变率是十分敏感的,低碳钢的于无屈服面的内变量本构理论,通过引入描写随加率效应是许多科学工作者的研究课题。实验中发现载史变化的材料内部状态变量,按照细观研究的启的各种率相关现象用经典的弹性-理想塑性、
5、经典粘发设定这些内变量的演化规律,进而描述材料的变[2][3][4]弹性理论或是硬化模型都难以解释,更无法用经典形规律。Miller、Walker、Krempl等人自1976理论来描述循环硬化和软化(热恢复)特性。年以来相继提出了多种含内变量的统一本构模型及在这种背景下,60-70年代逐渐形成以现代统一其改进模型,为统一本构理论的发展奠定了基础,并塑性理论为基础的各种现代粘塑性统一本构模型,逐步进入航天航空等高新技术领域的应用阶段,使在这些模型中虽然存在差异,但是如下几点是共同统一本构模型的理论研究成为现代材料科学研究的[5][6][7]一大热点。在我国也
6、有匡震邦、陈罕、杨显杰收稿日期:1999-12-27.作者简介:冯明珲(1964-),男,固体力学博士,辽宁省等人从事统一本构模型的研究,促进了统一本构模水利水电工程局副局长,吕和祥(1939-),型在我国的发展。男,教授,博士生导师.统一本构理论属于宏观模型的范畴,但和经典第4期冯明珲,等:粘弹塑性统一本构模型理论425宏观粘塑性理论相比,减少了唯象的描述,增加了细观机制的影响,可以同时容纳宏观研究成果和微观研究成果,因而可以更本质地描述材料的实际变形过程。由于它用统一方程描述各种非弹性变形现象,使得复杂加载条件下结构分析变得更加方便准确,因此,在实际应
7、用中,统一本构理论也显示出其独特的优越性。综合已有的各种统一本构模型基本方程,归纳为如下共同的函数形式:Eeimech=E+E(1)Ee=R/E(2)õiR-8E=f()(3)Kõõõ8=fii1(8,K)õE-f2(8,K)õEõû8û-f3(8,K)õû8û(4)õK=fõiõi4(8,K)õE-f5(8,K)õûEûõK-f6(8,K)õûKû(5)其中:E为弹性模量;f,f1,f2,f3,f4,f5,f6分别为某种函数关系。方程(1)表明材料变形是由弹性变形和非弹性变形两部分组成;方程(2)表示材料的弹性变形符合虎克定律;方程(3)表示材料的非弹性
8、变形符合流动方程;方程(4)(5)是运动硬化内变量和等向硬化内变量
