摘要：金属材料经常暴露在高应变率和复杂的应力条件下.研究这些材料的动态力学行为对工程设计和工业应用至关重要.本文研究了TC17钛合金在压缩/拉伸-扭转作用下的动态塑性流动行为.研究了TC17钛合金在准静态和动态载荷下的初始屈服行为,并采用杨、郭和李提出的动态不对称屈服准则(DAYC)来表征动态初始屈服行为.根据不同应力状态下的硬化特性,提出了一种修正的动态硬化规律(MDHL)来拟合加载面.研究了TC17钛合金在准静态和动态载荷作用下的塑性流动方向.结果表明,塑性势函数基本符合相关联流动法则.总之,本文系统性的研究了TC17钛合金的屈服性能,应变硬化规律和塑性流动规律,并利用DAYC和MDHL对其进行了表征.

摘要：金属材料异构(heterostructure)是将具有显著流变应力差异的软硬相间区域作为基元进行有序构筑而成的微观组织,是旨在提高应变硬化能力和拉伸塑性的微结构设计策略,迄今应用于各种金属结构材料并获得了强度与塑性/韧性等力学性能的优异匹配。异构策略的出发点是其特征的力学响应,即塑性变形时在异构基元界面形成的应变梯度,异构的特征应力应变响应是力学迟滞环。相比均质结构中主导的林位错塑性和林硬化,异构为了协调界面应变梯度而产生几何必需位错,新增了基于几何必需位错的异质塑性变形并引起额外的应变硬化与额外的强化。本文综述了近期异构金属材料的研究进展,首先定义了异构中基元并据此把异构分类为基元异构、亚基元异构以及复合异构,随后分析并讨论了异构塑性变形时界面和位错等微结构演化,以及异质塑性变形、应变硬化和强化行为,最后展望了异构提升宏观力学性能匹配的潜力。

摘要：为研究激光焊接奥氏体不锈钢H形截面轴心受压构件截面承载性能,对9根激光焊接不锈钢H形截面短柱进行轴心受压试验,分析了紧凑和薄柔截面短柱的截面承载力和组成板件的局部稳定性能。试验结果表明:紧凑截面短柱存在较明显的应变硬化阶段,其极限承载力高于全截面屈服承载力;而薄柔截面短柱由于板件局部屈曲,其极限承载力低于全截面屈服承载力。利用ABAQUS建立了短柱有限元数值模型,基于短柱试验结果验证了有限元模型的适用性,并对激光焊接不锈钢H形截面轴压短柱开展参数分析,研究了局部几何初始缺陷和焊接残余应力对短柱截面承载性能的影响。结合试验和有限元数值分析结果,对CECS 410:2015《不锈钢结构技术规程》轴心受压构件截面承载力设计公式进行评估,结果表明,我国现行规范设计结果普遍偏保守。通过应变硬化影响系数和修正有效宽度折减计算系数对CECS 410:2015中相关计算公式进行修正,修正后公式能够准确预测焊接不锈钢H形截面轴心受压构件截面承载力。

摘要：通过三种不同材料堆体的局部沉陷模型试验发现局部沉陷条件下应变硬化材料可能产生"自支撑"现象。利用模型试验和退化情况下的解析解验证了数值分析模型模拟应变硬化材料堆体局部沉陷问题的有效性。在此基础上比较了采用不同垃圾应力应变模型的分析结果,考虑堆体材料应变硬化的复合指数模型和线弹性模型计算得到的沉陷区土压力明显小于与之对应的摩尔-库伦模型计算结果,采用传统摩尔-库伦模型计算得到的沉陷区衬垫系统挠曲变形和应变值偏大,因而针对砂土材料的Giroud(1990)Trapdoor土拱效应理论应用于垃圾堆体局部沉陷分析时存在一定的局限性。进一步分析了各种参数对衬垫系统表面土压力和变形的影响,发现沉陷区衬垫系统最大挠度和最大应变随垃圾堆体高度的增加而增加,随垃圾堆体模量和加筋体刚度的增加而减小。最后提出应变硬化垃圾堆体在局部沉陷条件下衬垫系统土工膜的应变计算和加筋层的设计方法,对于垃圾填埋场衬垫系统抗局部沉陷设计具有一定的指导意义。

摘要：目的在理论上研究了钢材应变硬化和钢框架塑性区域长度之间的关系,分析各国规范对屈强比规定上限值的原因,为研究高屈强比钢材的应用提供参考.方法根据平截面假设,对塑性区域长度进行了定义,并按照定义对不同钢材本构模型下塑性区域长度的表达式进行了推导,对影响其大小的参数进行了理论分析.结果针对钢材本构有无屈服平台两种情况,推导出悬臂梁塑性区域长度的计算公式,比较了钢材屈强比(屈服强度fy/抗拉强度fu)、屈服应变、屈服平台末端应变、极限应变对塑性区域长度的影响,其中屈强比在0.5～0.64、0.75～0.90变化,屈服应变在0.001 14～0.001 44、0.003 35～0.003 65变化,屈服平台末端应变在0.01～0.025变化,极限应变在0.15～0.30、0.08～0.14变化.结论随着屈强比的增加,无论钢材有屈服平台或无屈服平台,其塑性区域长度均变小,且塑性区域长度随屈强比线性变化;应变对塑性区域长度的影响都很小;在塑性设计和抗震设计中屈强比应该被限制.

摘要：在众多人造材料中,强度和韧性是相互制约的,如何使材料在具有高强度的同时兼具较高的韧性,其关键在于通过结构设计赋予材料较强的抗缺陷能力。大自然中存在很多种能够兼顾高强度和高韧性的材料,而这类材料往往具有独特的天然抗缺陷结构,为合成材料的设计与制造提供了丰富灵感。本文介绍了材料抗缺陷特性的主要机理,综述了仿生高性能抗缺陷材料特别是柔性材料相关的研究进展。在天然抗缺陷原型的启发下,相关仿生材料也能兼顾高强度与高韧性等力学性能,进而实现材料承载能力和使用可靠性的提升。同时,本文对该领域的未来研究方向进行了展望。

摘要：在已有的膨胀管膨胀力计算模型的基础上,考虑管材应变硬化率与膨胀变形率对管材膨胀力的影响,基于金属塑性变形理论推导出一种新的膨胀管膨胀力计算模型。为了检验该计算模型的精度,对3种具有不同应变硬化率的膨胀管进行约15%膨胀率的膨胀试验,测量出膨胀过程中的膨胀力,与计算模型的计算值进行对比,计算相对误差分别为6.88%,7.08%,-7.42%,明显小于已有公式的计算相对误差。改进的膨胀力计算模型计算精度更高,且具有良好的通用性,可应用于膨胀工艺的设计及膨胀管材研发。

摘要：本文提出了考虑材料应变硬化的水电站压力钢管整体安全评估方法,该法引入以整体安全系数为评估指标的承载力极限状态方程,依据ASME压力容器管道与规范中考虑应变硬化的钢材本构模型,采用弹塑性分析求解考虑应变硬化后的结构极限承载力和结构整体安全系数,参照国内外压力钢管设计规范拟定了结构整体安全系数限值,形成了可成套应用的结构整体安全评估方法。研究表明,该法可为压力钢管承载力安全评估提供新途径,并可用于优化压力钢管结构设计方案。

摘要：设计了一种钢板开设条形孔的软钢阻尼器用于既有混凝土框架的减震加固,该阻尼器主要利用竖向板肢的平面内弯曲塑性变形提供耗能。首先通过低周反复加载试验研究了该软钢阻尼器的滞回性能,揭示了该软钢阻尼器具有滞回稳定、循环加载下应变硬化明显等特点。为建立考虑应变硬化效应的软钢阻尼器滞回模型,提出了采用Bouc-Wen材料与硬化材料并联的力学模型用于模拟软钢阻尼器的滞回性能,并在Open SEES程序实现其数值建模,编制了MATLAB计算程序用于确定滞回模型参数,数值模拟滞回曲线与试验结果匹配较好,该滞回模型能用于减震框架模型的非线性动力反应分析。给出了采用上述程序预测振动台试验软钢阻尼器滞回响应的应用算例。

摘要：混凝土耐久性问题是世界范围内所面临的一个难题,劣化混凝土结构由于耐久性不足而亟需修复。应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cementitious composites,简称SHCC)通过采用高模量的PVA(聚乙烯醇)纤维,基于微观物理力学原理优化设计而具有应变硬化特性和高韧性特征。采用SHCC对劣化混凝土结构进行修复,可大大改善其耐久性。概括了SHCC在收缩、疲劳和老化作用下,以及在冻融循环、干湿循环、高碱和氯盐环境中优异的耐久性能,表明SHCC可有效解决脆性的水泥基修复材料短期内再次开裂而导致的反复修补状况,显著延长严酷环境既有混凝土结构的使用寿命。