結構鋼是多相材料,且在成形加工工藝中,其內部會留存一定量非金屬夾雜物。在加載變形過程中,微空洞會圍繞這些二相粒子和非金屬夾雜物萌生、擴展、匯合,直至材料發(fā)生韌性損傷斷裂。韌性損傷對結構鋼力學性能的劣化影響非常大,因此一直是固體力學和結構工程研究的熱點。曾有許多研究工作者致力于建立結構鋼韌性損傷宏觀、細觀模型,這些模型各有特點。本文共五章,分別從物理、幾何角度入手,建立三種結構鋼韌性損傷模型。第一種是考慮材料硬化與韌性損傷耦合作用的有限變形率本構模型。該模型采用基于細觀機制的唯象方法,把韌性損傷作為物理缺陷,將其對材料力學性能的劣化影響體現(xiàn)在本構方程中。創(chuàng)新之處在于模型中考慮了有限變形引起的幾何非線性影響,分別在初始構形和即時構形中定義應力張量、應變張量以及它們的增量和變化率,并分別在兩個構形中引入考慮韌性損傷的屈服條件;其次模型中考慮了材料硬化與韌性損傷之間的線性耦合作用,將比自由能定義為彈性自由能、塑性耗散勢和彈塑性損傷耗散勢三部分之和,其中塑性損傷耗散勢分別為兩個構形中累積塑性變形和損傷度量的函數(shù)。模型推導過程遵循不可逆熱力學基本理論;狀態(tài)變量與內變量滿足正交法則。其結果說明不能簡... 

【文章來源】：西安建筑科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 結構鋼韌性損傷及其研究現(xiàn)狀
    1.1 結構鋼韌性損傷
        1.1.1 結構鋼韌性損傷
        1.1.2 結構鋼韌性損傷的研究方法
    1.2 連續(xù)介質韌性損傷模型
        1.2.1 Lemaitre-Chaboche韌性損傷模型
        1.2.2 Rousselier損傷模型
        1.2.3 其它連續(xù)介質韌性損傷模型
        1.2.4 連續(xù)介質韌性損傷模型的特點
    1.3 基于細觀的韌性損傷模型
        1.3.1 微空洞的萌生和擴展準則
        1.3.2 微空洞擴展的表征方法
        1.3.3 微空洞效應的理論模型
        1.3.4 微空洞韌性損傷的三維分析
        1.3.5 基于冶金實驗的細觀韌性損傷模型
    1.4 本文所完成工作
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 本文完成工作
    參考文獻
第二章 考慮材料硬化與韌性損傷耦合作用的結構鋼有限變形率本構模型
    2.1 引言
    2.2 小應變塑性分析
        2.2.1 基本量與基本方程
        2.2.2 屈服準則
        2.2.3 塑性本構理論
    2.3 大應變分析
        2.3.1 坐標系統(tǒng)
        2.3.2 坐標尺度
        2.3.3 張量的時間導數(shù)
    2.4 材料硬化與韌性損傷之間的耦合作用
        2.4.1 應力張量和應變張量
        2.4.2 內變量
        2.4.3 有限變形率形式本構關系
    2.5 初始構形中引入屈服條件
        2.5.1 初始構形中率形式本構方程
        2.5.2 即時構形中率形式本構模型
        2.5.3 初始構形中率形式逆本構模型
        2.5.4 即時構形中率形式逆本構模型
        2.5.5 小結
    2.6 即時構形中引入屈服條件
        2.6.1 即時構形中率形式本構模型
        2.6.2 小結
    2.7 算例
    2.8 本章小結
    參考文獻
第三章 結構鋼韌性損傷變形非協(xié)調模型
    3.1 引言
    3.2 小變形理論的協(xié)調條件
    3.3 線性缺陷理論數(shù)學模型
        3.3.1 損傷變形非協(xié)調模型
        3.3.2 一般缺陷變形非協(xié)調模型
    3.4 連續(xù)韌性損傷變形非協(xié)調模型
        3.4.1 擬塑性應變張量的定義
        3.4.2 變形非協(xié)調模型
        3.4.3 算例
        3.4.4 小結
    3.5 微空洞韌性損傷變形非協(xié)調模型
        3.5.1 擬塑性應變張量的定義
        3.5.2 微空洞韌性損傷變形非協(xié)調模型
        3.5.3 軸對稱平面應變基體中長圓柱微空洞
        3.5.4 球對稱基體中球形微空洞
        3.5.5 小結
    3.6 本章小結
    參考文獻
第四章 結構鋼韌性損傷幾何-拓撲模型
    4.1 引言
    4.2 微分流形
        4.2.1 微分流形的定義
        4.2.2 微分流行上的附加結構——流形上一點處的切空間
        4.2.3 Riemann流形
        4.2.4 微分流形在非線性模型中的應用
    4.3 結構鋼韌性損傷的幾何結構
        4.3.1 基本定義和假定
        4.3.2 結構鋼韌性損傷流形
        4.3.3 結構鋼韌性損傷流形中的切空間
        4.3.4 Riemann度量及其韌性損傷表示
        4.3.5 Riemann聯(lián)絡及其韌性損傷表示
    4.4 Riemann流形中含韌性損傷結構鋼的力學狀態(tài)
        4.4.1 Riemann流形中含韌性損傷結構鋼的應變狀態(tài)
        4.4.2 Riemann流形中含韌性損傷結構鋼的應力狀態(tài)
    4.5 算例
    4.6 本章小結
    參考文獻
第五章 結論與展望
    5.1 結論
    5.2 展望
致謝
附錄1 張量運算符號約定
    1 張量的定義和代數(shù)運算法則
        1.1 張量表示方法
        1.2 張量的代數(shù)運算
    2 二階張量及其運算法則
        2.1 二階張量及其分量對應的矩陣,二階張量的轉置、行列式
        2.2 二階張量代數(shù)運算
    3 張量函數(shù)及其導數(shù)
        3.1 張量函數(shù)及張量函數(shù)的導數(shù)
        3.2 張量函數(shù)的梯度、散度和旋度
        3.3 矢量的二階張量函數(shù)及其導數(shù)
        3.4 二階張量的標量函數(shù)及其導數(shù)
        3.5 二階張量的二階張量函數(shù)及其導數(shù)
附錄2 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及科研、獲獎情況
    一.發(fā)表論文
    二.參與的科研項目
    三.獲獎情況



本文編號：2896243