【摘要】：本文提出一個(gè)適用于多軸有限變形非線性聯(lián)合硬化的新彈塑性模型,用來(lái)模擬金屬和合金的多軸熱耦合疲勞失效.新模型與先前模型相比,有如下幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn):(i)對(duì)比于經(jīng)典彈塑性模型,所提出新模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且在下述意義上完全自由且是光滑的:該模型無(wú)需引入為表征塑性行為須強(qiáng)加的屈服條件以及加載卸載條件,而是自動(dòng)包含這些塑性特征作為模型的固有本構(gòu)特征,此外,該模型給出連續(xù)彈塑性切模量,避免了通常模型所涉及的模量強(qiáng)間斷問(wèn)題;(ii)新模型可自動(dòng)表征金屬和合金的多軸熱耦合疲勞失效,無(wú)需涉及任何假定的損傷狀變量以及任何特設(shè)的失效判據(jù);(iii)可以自動(dòng)模擬金屬和合金的高周、低周疲勞直至最終失效破壞行為;(iv)新模型符合熱力學(xué)一致性條件,進(jìn)一步意義上,比熵函數(shù)和Helmholtz自由能函數(shù)可以顯式表達(dá),如此,Clausius-Duhem不等式所規(guī)定的熱力學(xué)限制可以自動(dòng)滿(mǎn)足.以下三個(gè)方面的新結(jié)果可從模型預(yù)測(cè)直接得到.即,(i)熱耦合疲勞破壞的復(fù)雜特征可以通過(guò)所引進(jìn)硬化函數(shù)的簡(jiǎn)單漸近性質(zhì)自動(dòng)表征;(ii)可以導(dǎo)出臨界破壞狀態(tài)的統(tǒng)一判據(jù);(iii)特別是,可以經(jīng)由建立統(tǒng)一直接步驟確定在循環(huán)以及非循環(huán)熱力耦合多軸變形情形下的疲勞壽命.針對(duì)各種典型的疲勞破壞問(wèn)題給出的一系列數(shù)值算例表明,模型預(yù)言一致地符合相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).
[Abstract]:In this paper, a new elastoplastic model for nonlinear combined hardening of multiaxial finite deformation is proposed, which is used to simulate the multiaxial thermal coupled fatigue failure of metals and alloys. Compared with the previous model, the new model has the following innovations: (i) is compared to the classical elastoplastic model. The proposed new model is simple in structure and completely free and smooth in the sense that it does not require the introduction of yield conditions imposed to characterize plastic behavior and loading and unloading conditions. These plastic characteristics are automatically included as the inherent constitutive characteristics of the model. In addition, the model gives the continuous elastic-plastic shear modulus, which avoids the problem of strong discontinuity of the modulus involved in the usual model. The new (ii) model can automatically characterize the multiaxial thermally coupled fatigue failure of metals and alloys without any assumed damage variables and any special failure criteria. (iii) can automatically simulate the high cycle, low cycle fatigue and ultimate failure behavior of metals and alloys. The new (iv) model conforms to the thermodynamic consistency condition. Furthermore, the specific entropy function and the Helmholtz free energy function can be expressed explicitly. Thus, the thermodynamic limits stipulated by the Clausius-Duhem inequality can be satisfied automatically. The following three new results can be obtained directly from the model prediction. That is, the complex characteristics of, (i) thermal coupled fatigue failure can be automatically characterized by introducing a simple asymptotic property of hardening function, and the unified criterion of critical failure state can be derived by; (ii). (iii) in particular can determine fatigue life under cyclic and non-cyclic coupled multiaxial deformation by establishing a unified direct step. A series of numerical examples for various typical fatigue failure problems show that the prediction of the model is consistent with the experimental data.
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TG111

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本文編號(hào)：2295152