基于塑性体积应变的梯度塑性理论研究 被引量：5

1

作者 曾亚武 黎玲 +1 位作者 熊俊 曹源 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2012年第8期7-11,51,共6页

首先介绍了2种基本类型的梯度塑性理论以及两者间的差别,然后在材料的屈服函数中考虑硬化参数的梯度项,引入了梯度塑性理论的一般本构关系。考虑到岩石材料的特殊性,以塑性体积应变为内变量,在Drucker-Prager屈服模型中引入该内变量的... 首先介绍了2种基本类型的梯度塑性理论以及两者间的差别,然后在材料的屈服函数中考虑硬化参数的梯度项,引入了梯度塑性理论的一般本构关系。考虑到岩石材料的特殊性,以塑性体积应变为内变量,在Drucker-Prager屈服模型中引入该内变量的梯度项,建立了岩石的一种内变量梯度塑性模型;在经典塑性理论基础上推导了塑性体积应变的表达式,得出了分析岩石应变局部化的增量本构关系。最后在平面应变状态下分析单向受力时岩石应变局部化状态,推导出了应变局部化带宽度的表达式,并且得出了带宽随局部化带参数变化而变化的结论。 展开更多

关键词 岩石破坏 应变局部化 梯度塑性理论 内变量 剪切带

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于应变梯度晶体塑性理论的金属微柱轴向压缩有限元分析 被引量：1

2

作者 张旭 屈腾飞 +1 位作者 尚福林 代宇 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1768-1774,共7页

微压缩实验研究发现,随着微柱直径减小,以剪切带形式表征的非均匀塑性变形会愈加明显。为了考察应变梯度对微柱塑性行为的影响,构建了一种适用于切线模量算法的低阶应变梯度理论模型。该模型提出了包含塑性应变与应变梯度的塑性硬化模... 微压缩实验研究发现,随着微柱直径减小,以剪切带形式表征的非均匀塑性变形会愈加明显。为了考察应变梯度对微柱塑性行为的影响,构建了一种适用于切线模量算法的低阶应变梯度理论模型。该模型提出了包含塑性应变与应变梯度的塑性硬化模量表达式,建立了应变梯度增量与剪切应变增量之间的线性显式关系。通过对上述模型进行有限元实现,模拟了Ni单晶微柱的轴向压缩过程,并将预测结果与一种基于向前欧拉算法的低阶应变梯度塑性模型计算结果进行了比较,检验了理论模型的合理性与算法的可靠性。研究表明,Ni微柱在轴向压缩过程中产生的应变梯度,能够较为显著地提高塑性变形过程中的应变硬化率。 展开更多

关键词 微柱体 晶体塑性 应变梯度 有限元 理论模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

非局部应变梯度理论下分数阶粘弹性纳米梁的自由振动

3

作者 赵彦飞 欧志英 《造纸装备及材料》 2023年第5期100-103,共4页

文章基于非局部应变梯度理论,建立了一种具有尺度效应的高阶剪切变形纳米梁的力学模型。其中,考虑了应变场和一阶应变梯度场下的非局部效应以及分数阶微积分的概念。采用哈密顿原理推导了粘弹性纳米梁的控制方程和边界条件,并给出了简... 文章基于非局部应变梯度理论,建立了一种具有尺度效应的高阶剪切变形纳米梁的力学模型。其中,考虑了应变场和一阶应变梯度场下的非局部效应以及分数阶微积分的概念。采用哈密顿原理推导了粘弹性纳米梁的控制方程和边界条件,并给出了简支边界条件下纳米梁的非线性自由振动。数值结果表明,非局部效应、应变梯度参数和分数阶阶数对梁的振动产生影响。 展开更多

关键词 非局部应变梯度理论 粘弹性材料 分数阶微积分 欧拉伯努利梁

在线阅读 下载PDF 职称材料

考虑塑性应变率梯度的单轴压缩岩样轴向响应 被引量：15

4

作者 王学滨 潘一山 于海军 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期943-946,共4页

基于剪切应变率梯度格式,采用解析方式研究了岩石材料在单轴压缩条件下的应变软化的结构响应。根据非局部连续介质模型,提出了一维二阶剪切应变率梯度格式。非局部剪切应变率与局部剪切应变率及其二阶梯度有关。将经典塑性理论中的局部... 基于剪切应变率梯度格式,采用解析方式研究了岩石材料在单轴压缩条件下的应变软化的结构响应。根据非局部连续介质模型,提出了一维二阶剪切应变率梯度格式。非局部剪切应变率与局部剪切应变率及其二阶梯度有关。将经典塑性理论中的局部剪切应变率替换为非局部剪切应变率,可以直接得到局部剪切应变率的封闭解析解,而不必通过将局部剪切应变对时间求导获得。通过对局部剪切应变率积分,得到了沿剪切带方向的相对剪切速度。试件峰值强度后的端部速度由弹性及塑性两部分构成。前一部分由虎克定律描述;后一部分与相对剪切速度有关。对弹性及塑性两部分速度求和,得到了单轴压缩岩样剪切破坏问题轴向响应的解析式。研究表明:试样高度越大、内部长度越小、剪切软化模量越大及泊松比越小,则岩样的轴向响应倾向于脆性。根据岩样与矿柱的相似性,岩样响应倾向于脆性,意味着矿柱将失去稳定性,发生矿柱岩爆。目前的基于剪切应变率梯度格式的主要优点是简洁。 展开更多

关键词 梯度塑性理论 非局部模型 应变率 局部化 剪切带 轴向响应 应变软化 稳定性 塑性应变率梯度

在线阅读 下载PDF 职称材料

岩石试件尺寸效应的塑性剪切应变梯度模型 被引量：40

5

作者 王学滨 潘一山 宋维源 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期711-713,共3页

利用剪切应变梯度塑性理论 ,假设剪切带内部的岩石为剪切破坏 ,建立了单轴受压岩石试件尺寸效应的塑性剪切应变梯度模型 ,并模拟了剪切带倾角、参数k1和k2 对单轴受压岩石试件软化段应力 -应变关系的影响规律。局部化是尺寸效应的原因。

关键词 岩石试件 塑性剪切应变梯度模型 单轴压缩 梯度塑性理论 剪切破坏 剪切应变 尺寸效应 应变局部化

在线阅读 下载PDF 职称材料

梯度塑性理论的计算方法与应用 被引量：5

6

作者 杜修力 侯世伟 +2 位作者 路德春 梁国平 安超 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1094-1101,共8页

基于有限元自动生成系统(FEPG),开发使用梯度塑性理论的有限元程序,用于解决应变软化后的网格依赖性问题。提出带阻尼因子的u-λ算法,联立求解位移方程和屈服面方程,既可同时解得位移和塑性乘子,又避免了广泛使用的应力返回算法中的应... 基于有限元自动生成系统(FEPG),开发使用梯度塑性理论的有限元程序,用于解决应变软化后的网格依赖性问题。提出带阻尼因子的u-λ算法,联立求解位移方程和屈服面方程,既可同时解得位移和塑性乘子,又避免了广泛使用的应力返回算法中的应力拉回运算。在D-P准则中引入软化模量和材料内部特征长度,使本构模型能够考虑软化和梯度效应。在软化问题求解上使用阻尼牛顿法,算例结果表明,带阻尼因子的u-λ算法能够计算应变软化问题,以有限元弱形式表达的梯度塑性理论,使用一阶单元就能够得到合理的结果,在一定网格范围能够得到稳定的应力应变曲线。 展开更多

关键词 梯度塑性理论 u-λ算法 阻尼牛顿法 应变软化 网格依赖性

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于梯度塑性理论的岩样拉压剪破坏统一失稳判据 被引量：6

7

作者 王学滨 张智慧 潘一山 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第S2期138-142,共2页

提出了单轴拉伸,直剪及单轴压缩剪切破坏失稳判据的统一形式。首先对de Borst R及Muhlhaus H B关于单轴拉伸试件梯度塑性理论解析解方面的开创性工作进行了回顾、评论,并指出了他们工作的缺憾。受de Borst R等工作的启发,对直接剪切试... 提出了单轴拉伸,直剪及单轴压缩剪切破坏失稳判据的统一形式。首先对de Borst R及Muhlhaus H B关于单轴拉伸试件梯度塑性理论解析解方面的开创性工作进行了回顾、评论,并指出了他们工作的缺憾。受de Borst R等工作的启发,对直接剪切试件进行了分析,得到了快速回跳条件。并发现:岩样的快速回跳条件就是系统(由剪切带及带外弹性岩石构成)的失稳判据。又对单轴压缩岩样剪切破坏进行了分析,得到了其失稳判据。通过对单轴拉伸失稳判据、直接剪切失稳判据及单轴压缩剪切破坏失稳判据的类比,得到了失稳判据的统一形式。统一失稳判据表明:岩石材料的局部化带宽度及压缩或剪切弹性模量越小,软化模量及等效试件高度越大,试件越容易发生失稳破坏。 展开更多

关键词 梯度塑性理论 失稳判据 统一形式 应变局部化 单轴拉伸 直接剪切 单轴压缩 剪切带倾角

在线阅读 下载PDF 职称材料

关于“岩石塑性应变梯度与Ⅱ类岩石变形行为研究”的讨论 被引量：3

8

作者 范华林 金丰年 浦奎源 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期261-263,共3页

关键词 岩石 变形机理 塑性变形 应变梯度理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

单轴压缩下岩石应变局部化的应变梯度塑性解 被引量：5

9

作者 陈刚 潘一山 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期694-699,共6页

通过在屈服函数中引入材料内部长度建立应变梯度塑性增量本构关系,对岩石材料在单轴压缩条件下应变局部化的二维情况进行了研究。首先,建立了在Mises屈服准则下平面应变情况的岩石材料应变局部化带的带宽与其倾角的关系式,讨论了其带宽... 通过在屈服函数中引入材料内部长度建立应变梯度塑性增量本构关系,对岩石材料在单轴压缩条件下应变局部化的二维情况进行了研究。首先,建立了在Mises屈服准则下平面应变情况的岩石材料应变局部化带的带宽与其倾角的关系式,讨论了其带宽的分布范围和最大值与最小值形成的条件,给出岩石材料破坏Ⅰ,Ⅱ类变形的条件,并推出破坏的临界角度;其次,对岩石材料Ⅰ类变形进行了详细地分析,讨论了在不同泊松比n和lE条件下材料应变局部化带的倾角的变化范围;最后,利用所得的结论同材料破坏的库仑准则进行对比研究,对内摩擦系数给予了合理的解释。 展开更多

关键词 应变梯度 应变梯度塑性理论 应变局部化带

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于梯度塑性理论的岩石等间距破坏分析

10

作者 黄梅 潘一山 官福海 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2006年第2期201-206,共6页

等间距断裂属应变局部化范畴,这是传统的宏观连续介质理论无法预测和解释的。应变梯度理论是传统塑性理论的推广和完善,本文在屈服函数中引用应变梯度项分析了岩石等间距破坏问题。首先建立了平面应力状态下应变梯度塑性理论模型,通过... 等间距断裂属应变局部化范畴,这是传统的宏观连续介质理论无法预测和解释的。应变梯度理论是传统塑性理论的推广和完善,本文在屈服函数中引用应变梯度项分析了岩石等间距破坏问题。首先建立了平面应力状态下应变梯度塑性理论模型,通过解析岩样边界在水平压应力作用下的塑性应变场,得出其曲面的分布具有等间距规律,其网络的分布格局及幅值大小受岩样尺度、边界应力、降模量等多种因素的影响。这一结论不仅与一些文献结果相吻合,而且说明用梯度塑性理论能够近似描述等间距现象。本文对深入研究等间距断裂提供了一个新思路。 展开更多

关键词 等间距 梯度塑性理论 边界应力 应变场

在线阅读 下载PDF 职称材料

厚板的高阶剪切变形理论研究 被引量：9

11

作者 段铁城 李录贤 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期1096-1113,共18页

已有多种厚板理论和高阶剪切变形模型,但仍需要进一步研究以更加完善.首先根据平均转角及上下表面剪应力自由这两个条件,提出了具有统一高阶剪切变形模型的中面位移模式,并将之表示为正交分解形式.根据正交特性,定义了板的广义应力;运... 已有多种厚板理论和高阶剪切变形模型,但仍需要进一步研究以更加完善.首先根据平均转角及上下表面剪应力自由这两个条件,提出了具有统一高阶剪切变形模型的中面位移模式,并将之表示为正交分解形式.根据正交特性,定义了板的广义应力;运用板问题应变能密度表示的等价性,提出了与广义应力功共轭的广义应变表示形式,建立了板的本构关系.证明了不同转角定义时虚功原理板理论表示的客观性,以及与三维弹性理论表示的等价性.运用虚功原理,建立了变分自洽的高阶厚板理论和变分渐近的低阶厚板理论,推导了相应的平衡方程及边界条件,分析了与已有板理论的异同.以广义应力形式建立了厚板理论的平衡方程,厘清了不同转角表示时板理论间的关系、低阶厚板理论与高阶厚板理论间的关系以及剪切系数计算等若干基本问题.对圣维南扭转问题的求解证明了该理论的正确性. 展开更多

关键词 统一高阶剪切变形模型 广义应力 广义应变 虚功原理 高阶理论 低阶理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

地质体材料剪切带内部的常剪切应变点及速度分布分析 被引量：2

12

作者 王学滨 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2009年第4期368-375,共8页

对于峰后线性应变软化的地质体材料,剪切带内部的总剪切应变等于弹性剪切应变(由经典弹性理论描述)及由微结构效应而引起的局部塑性剪切应变(由非局部理论或梯度塑性理论描述)之和。若剪切应力—塑性剪切应变曲线的斜率的绝对值(称之为... 对于峰后线性应变软化的地质体材料,剪切带内部的总剪切应变等于弹性剪切应变(由经典弹性理论描述)及由微结构效应而引起的局部塑性剪切应变(由非局部理论或梯度塑性理论描述)之和。若剪切应力—塑性剪切应变曲线的斜率的绝对值(称之为软化模量)小于剪切弹性模量的两倍,则在剪切带的任一剖面内存在两个总剪切应变不依赖于剪切应力的点,称之为常剪切应变点。在这两个点上,弹性剪切应变的降低和局部塑性剪切应变的增加处于平衡状态,总剪切速度达到它的最大值或最小值。在两个常剪切应变点之间,局部总速度随剪切应力率的降低而增加。剪切带内部的局部总速度分布是非线性的,这与通常采用的剪切带内部速度的线性分布假定(忽略微结构效应)不同。 展开更多

关键词 地质体材料 剪切带 常剪切应变点 速度分布 局部化 梯度塑性理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法的剪切带应变测量 被引量：5

13

作者 王学滨 侯文腾 +2 位作者 董伟 杨梅 曹思雯 《计量学报》 CSCD 北大核心 2019年第4期655-661,共7页

采用局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法测量了虚拟剪切带的应变,并将测量结果与中心差分方法的结果和理论解进行了对比,主要研究了计算窗口尺寸和子区尺寸的影响。研究发现:当子区尺寸较小且应变计算窗口尺寸较大时,局部位移场最... 采用局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法测量了虚拟剪切带的应变,并将测量结果与中心差分方法的结果和理论解进行了对比,主要研究了计算窗口尺寸和子区尺寸的影响。研究发现:当子区尺寸较小且应变计算窗口尺寸较大时,局部位移场最小二乘拟合数字图像相关方法的测量结果接近于理论解;对于测量单轴压缩条件下低液限黏土试样破坏过程中的应变场,局部位移场最小二乘拟合方法的测量结果比中心差分方法测量结果更准确,有助于对剪切带应变的准确测量。 展开更多

关键词 计量学 剪切带 应变 最小二乘拟合 数字图像相关方法 黏土 梯度塑性理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

残余应力及尺寸效应对纳米压痕力学性能的影响研究 被引量：5

14

作者 卜家贺 冯露 张静 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2325-2331,I0002,共8页

为研究残余应力对材料纳米压痕力学性能存在的影响,本文基于低阶应变梯度塑性理论(CMSG),提出了一个采用位错密度描述残余应力的理论模型。根据该理论模型构造了相应的数值积分方案,并结合有限元模型数值分析了尺寸效应和初始残余应力... 为研究残余应力对材料纳米压痕力学性能存在的影响,本文基于低阶应变梯度塑性理论(CMSG),提出了一个采用位错密度描述残余应力的理论模型。根据该理论模型构造了相应的数值积分方案,并结合有限元模型数值分析了尺寸效应和初始残余应力对纳米压痕力学性能的影响。模拟结果发现,残余应力对材料硬度和纳米压痕载荷-位移曲线有显著影响。残余压应力几乎不影响塑性影响区的大小,但由于压痕产生的压应力场和残余压应力场叠加,使得产生压痕后的应力值更大,而残余拉应力对塑性影响区有较大影响。残余应力的存在会导致样品内位错快速增殖,位错密度几乎是无残余应力的10倍。此外,该模型成功地预测了压痕尺寸效应(ISE),即随着压痕深度减小,硬度增加。模型预测结果与已有实验结果的误差在16%以内,从而验证了模型的有效性。 展开更多

关键词 残余应力 几何必须位错 低阶应变梯度塑性理论 纳米压痕 尺寸效应

在线阅读 下载PDF 职称材料

金属成形中韧性断裂准则的细观损伤力学研究进展 被引量：13

15

作者 黄建科 董湘怀 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第10期1748-1753,1757,共7页

随着韧性材料内细观损伤发展机制的深入研究,细观损伤力学在预测金属材料发生韧性断裂的过程中发挥着越来越重要的作用.与传统的宏观断裂力学不同,细观损伤力学侧重于研究材料内细观损伤的演化对于材料宏观断裂的影响.介绍了细观损伤力... 随着韧性材料内细观损伤发展机制的深入研究,细观损伤力学在预测金属材料发生韧性断裂的过程中发挥着越来越重要的作用.与传统的宏观断裂力学不同,细观损伤力学侧重于研究材料内细观损伤的演化对于材料宏观断裂的影响.介绍了细观损伤力学发展的背景;阐述了细观损伤力学的研究现状;探讨了细观损伤力学发展过程中所面临的一些问题和应变梯度塑性理论对于细观损伤力学发展的推动作用. 展开更多

关键词 韧性断裂 细观损伤力学 应变梯度塑性理论

在线阅读 下载PDF 职称材料

深部洞室开挖卸荷分区破裂机制的动力分析 被引量：4

16

作者 高强 张强勇 +1 位作者 张绪涛 向文 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期3181-3194,共14页

随着地下工程开挖深度的增加,深部岩体将处于高应力和复杂的地质环境中,产生与浅埋洞室破坏模式迥异的分区破裂现象。深部洞室在动力卸荷作用下,基于应变梯度理论和损伤软化模型,建立了弹塑性损伤软化动力模型,推导了含有应变梯度项的... 随着地下工程开挖深度的增加,深部岩体将处于高应力和复杂的地质环境中,产生与浅埋洞室破坏模式迥异的分区破裂现象。深部洞室在动力卸荷作用下,基于应变梯度理论和损伤软化模型,建立了弹塑性损伤软化动力模型,推导了含有应变梯度项的运动方程、平衡方程和边界条件,提出相应的破坏判据,采用Runge-Kutta方法和Matlab数值软件求得不同卸载时刻围岩附加位移场、应力场和开挖后围岩总位移场、应力场,得到深部洞室围岩分区破裂的动态形成过程和发展规律。由理论计算值与地质力学模型试验实测值对比分析得知,围岩的径向位移、径向应力和切向应力出现波峰和波谷交替振荡的变化规律,理论计算得到的破裂区和非破裂区的宽度和数量与试验实测值有很好的一致性,证实了该模型分析分区破裂现象的适用性,对以后深部地下工程围岩变形破坏和支护设计提供理论支持。 展开更多

关键词 深部岩体分区破裂 动力卸荷 应变梯度理论 弹塑性损伤软化动力模型 振荡变化规律 地质力学模型试验

在线阅读 下载PDF 职称材料

金属泡沫材料压缩响应模式转变分析

17

作者 陈义甫 张旭 +1 位作者 康国政 刘宇杰 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第S1期199-203,共5页

金属泡沫材料的压缩响应是微结构相关的,低无序时以单一塌缩带的形核和扩展为主,高无序度时,主要是扩展能力很弱的弥散塌缩带形核所控制。基于考虑材料微结构Weibull分布的应变梯度塑性模型,探究了胞孔塑性屈曲时,相对强度改变和相对密... 金属泡沫材料的压缩响应是微结构相关的,低无序时以单一塌缩带的形核和扩展为主,高无序度时,主要是扩展能力很弱的弥散塌缩带形核所控制。基于考虑材料微结构Weibull分布的应变梯度塑性模型,探究了胞孔塑性屈曲时,相对强度改变和相对密度改变对变形模式转捩的影响。研究发现:当相对密度改变量为定值时,随相对强度改变量的增大,变形模式的转变在较低的无序度下发生。而强度改变量为定值时,相对密度改变量的变化对多孔材料压缩变形模式转变的临界无序度无确定的影响规律,但变形模式转捩点的应力水平随相对密度改变量的减小而下降。 展开更多

关键词 金属泡沫 应变塑性梯度理论 无序度 塌缩带 变形模式

在线阅读 下载PDF 职称材料