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采用大变形弹塑性有限元法对带材异步冷轧过程的数值模拟
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作者 朱有利 康永林 +1 位作者 龚永平 董德元 《金属成形工艺》 北大核心 1995年第6期28-32,共5页
此文采用纠正的拉格朗日列式和基于弹塑性乘法分解的超弹性塑性本构关系,对铝带在不同轧制条件下的异步冷轧过程进行了大变形弹塑性有限元模拟.结果表明,在异步轧制时,轧制力对工作辊辊径的变化表现出非敏感性,而且由于搓轧区的存在,使... 此文采用纠正的拉格朗日列式和基于弹塑性乘法分解的超弹性塑性本构关系,对铝带在不同轧制条件下的异步冷轧过程进行了大变形弹塑性有限元模拟.结果表明,在异步轧制时,轧制力对工作辊辊径的变化表现出非敏感性,而且由于搓轧区的存在,使得变形区内静水压力的绝对值比同步轧制时要小得多. 展开更多
关键词 冷轧 变形 有限元法 带材 异步轧制 数值模拟
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三维弹塑性固体大变形分析的无额外自由度广义有限元法
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作者 马今伟 白铭 段庆林 《计算力学学报》 北大核心 2025年第3期456-461,共6页
无额外自由度广义有限元法在保留标准广义有限元法高阶插值特性的同时,还消除了额外自由度引发的求解规模扩大及线性依赖问题。使其在弹性分析中,相比于传统有限元表现出了计算精度高、收敛性好的优势,同时在平面问题的非线性分析中也... 无额外自由度广义有限元法在保留标准广义有限元法高阶插值特性的同时,还消除了额外自由度引发的求解规模扩大及线性依赖问题。使其在弹性分析中,相比于传统有限元表现出了计算精度高、收敛性好的优势,同时在平面问题的非线性分析中也展现出了良好潜力。将该方法推广和应用至三维弹塑性固体的大变形分析,一方面可以进一步探究其在非线性分析中的表现,另一方面则拓展了广义有限元法在非线性问题领域的应用。在非线性弹性和弹塑性两种材料的大变形分析中,将该方法同传统有限元和商软进行了对比,计算结果表明了该方法在精度方面的优势。 展开更多
关键词 广义有限元 额外自由度 非线性分析 弹塑性 大变形
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基于热弹塑性有限元法焊接模拟的船体开孔板极限强度分析 被引量:1
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作者 崔虎威 张朋 朱兴华 《船海工程》 北大核心 2025年第1期99-104,共6页
为准确获取船体开孔板的焊接初始缺陷,借助有限元软件Abaqus先对船体开孔板焊接过程进行焊接模拟,继而对其极限强度开展了非线性有限元分析。结果表明,将基于热弹塑性有限元法获得船体开孔板焊接初始缺陷,运用于船体开孔板极限强度的分... 为准确获取船体开孔板的焊接初始缺陷,借助有限元软件Abaqus先对船体开孔板焊接过程进行焊接模拟,继而对其极限强度开展了非线性有限元分析。结果表明,将基于热弹塑性有限元法获得船体开孔板焊接初始缺陷,运用于船体开孔板极限强度的分析可行。通过与已有经验公式进行对比,所选船体开孔板算例极限强度与经验公式计算值之间的误差均在10%以内。 展开更多
关键词 弹塑性有限元法 初始缺陷 船体开孔板 极限强度
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基于光滑有限元法的岩土体弹塑性分析
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作者 杨茂强 张江辉 +1 位作者 王永伟 吕加贺 《地质科技通报》 北大核心 2025年第2期330-339,共10页
随着大型工程项目的日益增多,工程中的岩土极限问题也频繁出现,致使采用数值方法处理时,经常面对极端的模型变形问题。传统有限元法在处理极端的模型变形,特别是采用低阶单元分析时,往往会产生收敛问题、体积锁定问题以及网格严重畸变... 随着大型工程项目的日益增多,工程中的岩土极限问题也频繁出现,致使采用数值方法处理时,经常面对极端的模型变形问题。传统有限元法在处理极端的模型变形,特别是采用低阶单元分析时,往往会产生收敛问题、体积锁定问题以及网格严重畸变而导致的应力失准问题。寻找一种新的方法进行数值分析具有重要意义。光滑有限元法是一种有效改进传统有限元法固有缺陷,提高求解精度和收敛速度的算法。基于光滑有限元法,结合一种修正的Mohr-Coulomb屈服准则和线性搜索优化算法,建立了岩土体弹塑性计算模型。最后,针对经典的条形基础承载力模型和边坡模型进行验算,数值计算结果与参考解均吻合较好。结果表明光滑有限元法的计算精度明显优于传统有限元法,验证了本研究算法的可行性和实用性。本研究采用光滑有限元法建立的计算模型进一步提高了岩土体弹塑性问题的计算精度,降低了采用传统有限元法分析时存在的计算误差及网格畸变引起的应力失准问题。 展开更多
关键词 光滑有限元法 弹塑性 岩土体 修正Mohr-Coulomb屈服准则 线性搜索
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三维弹塑性问题的比例边界有限元法
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作者 李云 杜成斌 江守燕 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期47-55,共9页
为了研究三维复杂结构的非线性硬化问题,在考虑关联流动准则的Von Mises塑性屈服准则和各向同性/随动硬化准则的本构模型中,引入一致切线模量,并基于比例边界有限元方法和平衡八叉树算法对本构模型进行求解。采用Newton-Raphson迭代法... 为了研究三维复杂结构的非线性硬化问题,在考虑关联流动准则的Von Mises塑性屈服准则和各向同性/随动硬化准则的本构模型中,引入一致切线模量,并基于比例边界有限元方法和平衡八叉树算法对本构模型进行求解。采用Newton-Raphson迭代法求解位移和应力的非线性方程,为了减少计算量,仅在比例中心点执行并储存迭代过程的变量,同时采用Fortran语言编制了求解程序。两个算例计算结果表明,该模型的计算结果具有较高的准确性。 展开更多
关键词 三维比例边界有限元法 八叉树网格 弹塑性 屈服准则 硬化问题
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循环载荷下基于热弹塑性有限元法的船体加筋板极限强度分析 被引量:2
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作者 崔虎威 郑学键 +3 位作者 刘双 陈泽民 申一帆 蓝松 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期122-129,共8页
为进一步明晰船体结构极限承载性能,有必要综合考虑焊接初始缺陷、材料鲍辛格效应以及载荷循环属性对船体加筋板极限强度的影响。采用热弹塑性有限元法对扁钢加筋板进行焊接数值模拟,并开展了循环压缩-拉伸载荷下达到弹性安定状态的加... 为进一步明晰船体结构极限承载性能,有必要综合考虑焊接初始缺陷、材料鲍辛格效应以及载荷循环属性对船体加筋板极限强度的影响。采用热弹塑性有限元法对扁钢加筋板进行焊接数值模拟,并开展了循环压缩-拉伸载荷下达到弹性安定状态的加筋板极限强度分析。研究结果表明:船体加筋板焊接残余应力在首次循环卸载后释放程度最显著,并随循环载荷幅值增大而增加;在循环载荷作用下,船体加筋板达到弹性安定状态后的极限强度有所提升,但循环载荷幅值对其极限强度提升效果不明显;在相同循环载荷幅值下,采用Chaboche模型计算得到的极限强度比理想弹塑性模型要高;采用热弹塑性有限元法能直接获取船体加筋板焊接的初始缺陷,对进一步研究船体结构在循环载荷下的极限承载性能具有一定参考价值。 展开更多
关键词 船舶工程 循环载荷 船体加筋板 弹塑性有限元法 极限强度
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体积成形的三维有限变形弹塑性有限元法的研究 被引量:3
7
作者 王纪武 刘庄 王本一 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 2000年第1期41-44,共4页
本文以 ANSYS软件为平台 ,开发了用于金属体积成形分析的三维有限变形弹塑性用户单元 ,其中采用对数应变法计算构形间的应变增量 ,采用径向回归隐式算法进行构形间的应力更新 ,采用改进的抵消构形刚性转动的共旋变换算法来保证相关场量... 本文以 ANSYS软件为平台 ,开发了用于金属体积成形分析的三维有限变形弹塑性用户单元 ,其中采用对数应变法计算构形间的应变增量 ,采用径向回归隐式算法进行构形间的应力更新 ,采用改进的抵消构形刚性转动的共旋变换算法来保证相关场量的客观性条件。为了保证对于体积不可压缩材料的模拟性能 ,建立了静水压力自由度与位移自由度的凝聚算法。这些算法不但简化了有限变形弹塑性有限元法的复杂性 ,而且提高了模拟精度。通过与 AN-SYS软件关于圆柱镦粗成形模拟结果的比较 ,验证了开发系统的正确性。 展开更多
关键词 三维 变形 弹塑性 有限元法 体积成形 金属
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采用共旋应变的三维热弹塑性有限变形有限元法 被引量:4
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作者 崔振山 刘才 《计算力学学报》 CAS CSCD 1998年第2期174-179,共6页
本文采用线性化共旋应变张量和增率型虚功原理,建立了有限变形热力耦合弹塑性有限元法。在该方法中,材料的流动应力取为应变总量、应变速率和温度的函数,推导了包含这种函数关系的本构矩阵。另外在温度场分析中,考虑了塑性功和摩擦... 本文采用线性化共旋应变张量和增率型虚功原理,建立了有限变形热力耦合弹塑性有限元法。在该方法中,材料的流动应力取为应变总量、应变速率和温度的函数,推导了包含这种函数关系的本构矩阵。另外在温度场分析中,考虑了塑性功和摩擦功转化的热量。文后给出的算例表明该方法可以很好地模拟热加工过程。 展开更多
关键词 热力耦合 弹塑性 有限元 有限变形 弹塑性
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基于热弹塑性有限元法船舶薄板结构焊接变形模拟与预报 被引量:5
9
作者 袁红莉 闫永思 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第5期52-55,共4页
本文论述了基于热弹塑性有限元法对不同焊接顺序下薄板焊接变形的模拟和预报,介绍了模拟过程中关键问题的处理,如材料相变的应对措施,移动热源的加载过程的模拟,生死单元法在焊缝生成模拟中的应用。本文以T型构件两侧角焊缝为研究对象,... 本文论述了基于热弹塑性有限元法对不同焊接顺序下薄板焊接变形的模拟和预报,介绍了模拟过程中关键问题的处理,如材料相变的应对措施,移动热源的加载过程的模拟,生死单元法在焊缝生成模拟中的应用。本文以T型构件两侧角焊缝为研究对象,设计4个常用焊接顺序,利用Ansys分别模拟不同顺序下的焊接过程,并进行热弹塑性有限元分析,根据温度场与合位移场分布情况,得出焊接变形的最小的最佳焊接顺序。说明基于热弹塑性有限元法可以实现不同焊接顺序下焊接变形的模拟和预报。计算结果与实测一致。 展开更多
关键词 弹塑性有限元法 薄板结构 焊接顺序 焊接变形
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基于热弹塑性有限元法的船体板极限强度研究
10
作者 崔虎威 朱兴华 +1 位作者 樊开敬 张朋 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第11期23-29,共7页
利用Abaqus软件,分析了热弹塑性有限元法在对接焊船体矩形板极限强度评估中的应用。首先,基于热弹塑性有限元法,直接获取船体板焊接残余应力与变形。进而采用非线性有限元法,评估了2块不同板厚(9.5 mm、11 mm)对接焊船体矩形板在轴向压... 利用Abaqus软件,分析了热弹塑性有限元法在对接焊船体矩形板极限强度评估中的应用。首先,基于热弹塑性有限元法,直接获取船体板焊接残余应力与变形。进而采用非线性有限元法,评估了2块不同板厚(9.5 mm、11 mm)对接焊船体矩形板在轴向压缩载荷下的极限强度。研究表明,壳单元与实体单元计算所得温度场、残余应力场、变形结果相近,但前者计算效率显著提高。不同矩形板厚度对矩形板纵向残余应力的分布影响较小,但对其垂向挠度峰值影响较大。不同厚度矩形板通过数值模拟得到的极限强度值与Faulkner简化公式计算值误差分别为4.2%和5.1%,因此数值模拟值与公式计算值较吻合。 展开更多
关键词 矩形板 对接焊 极限强度 弹塑性有限元法
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圆柱壳结构外压弹塑性稳定性问题的半解析有限元法 被引量:3
11
作者 刘好增 赵喜来 刘洁 《现代制造工程》 CSCD 2007年第7期8-13,共6页
综合考虑几何、物理双重非线性因素的影响,对圆柱壳结构在外压作用下发生承受外压失稳屈曲进行研究。几何方程采用大位移的应变位移关系,物理方程采用弹塑性分析的应力应变关系,导出圆柱壳单元弹塑性分析的切线刚度矩阵。计算中,为追踪... 综合考虑几何、物理双重非线性因素的影响,对圆柱壳结构在外压作用下发生承受外压失稳屈曲进行研究。几何方程采用大位移的应变位移关系,物理方程采用弹塑性分析的应力应变关系,导出圆柱壳单元弹塑性分析的切线刚度矩阵。计算中,为追踪失稳屈曲完整的平衡路径,在位于极值点邻域内的每一增量步中,采用控制弧长约束下的增量-迭代法进行计算,使计算效率大大提高。 展开更多
关键词 圆柱壳 弹塑性稳定性 半解析有限元法 弧长法
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用有限元法确定弹塑性材料结构的极限承载力(英文) 被引量:4
12
作者 万水 M.P.尼尔森 《船舶力学》 EI 2004年第6期79-84,共6页
确定弹塑性材料结构的极限承载能力是结构设计中极其重要的一个问题,它通常是采用弹塑性非线性有限元方法来进行分析的。本文提出了利用基于一系列线弹性有限元解来获得弹塑性材料结构的极限承载能力的试验误差法,并将它与切线法和割线... 确定弹塑性材料结构的极限承载能力是结构设计中极其重要的一个问题,它通常是采用弹塑性非线性有限元方法来进行分析的。本文提出了利用基于一系列线弹性有限元解来获得弹塑性材料结构的极限承载能力的试验误差法,并将它与切线法和割线法进行了比较和讨论。在计算的每一步中,根据应力松弛系数降低杨氏弹性模量,并将结构的应力松弛系数和作为误差指标。当结构的误差指标小于给定的误差容限时就得到收敛解。本文方法可计算出结构受载后直到崩溃时应力、应变和载荷-变形曲线。数值实验表明,本文方法是有效的和可行的。 展开更多
关键词 有限元法 弹塑性材料 极限承载力 松弛系数
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加肋轴对称组合壳弹塑性稳定性计算的缩减弹性模量有限元法 被引量:1
13
作者 吕岩松 郭日修 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2014年第1期98-105,共8页
基于缩减弹性模量的思想,建立了计算加肋轴对称组合壳弹塑性总体稳定性的有限元方法。将外载荷分成若干载荷步,分步加载,通过缩减"局部屈服"单元的弹性模量,模拟组合壳的弹塑性应力状态。在每一载荷步作特征值分析,从而得到... 基于缩减弹性模量的思想,建立了计算加肋轴对称组合壳弹塑性总体稳定性的有限元方法。将外载荷分成若干载荷步,分步加载,通过缩减"局部屈服"单元的弹性模量,模拟组合壳的弹塑性应力状态。在每一载荷步作特征值分析,从而得到组合壳的弹塑性总体失稳临界压力。算例表明,该文方法的计算结果经过几何非线性修正后,壳体总体失稳临界压力的计算值与实验值吻合良好。 展开更多
关键词 缩减弹性模量 有限元法 加肋轴对称组合壳 弹塑性总体稳定性
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两类弹塑性本构模型的有限元法分析比较
14
作者 杨庚宇 鲁彩凤 《山东科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2000年第3期1-4,共4页
分别运用均匀固结弹塑性剑桥模型 (CC、MCC模型 )及非均匀固结塑性模型 (AMCC模型 ) ,分析了三轴试验 (CK0 U、CIU)破坏及其孔隙压力系数、归一化强度的区别 ,以及正常固结、超固结地基的承载力问题。
关键词 弹塑性模型 有限元法 承载力 本构模型
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弹塑性杂交/混合有限元法与实施
15
作者 胡平 许焕然 《计算结构力学及其应用》 CSCD 1989年第4期77-82,共6页
本文提出两种结构弹塑性分析的有限元方法——杂交/混合非协调元法。该法采用场变量分解,文[1]对增量形式的杂交应力元能量泛函进行修正,简化了高阶矩阵的求逆运算,从而提高了多变量非线性有限元分析的计算效率和收敛精度。文中按文[2]... 本文提出两种结构弹塑性分析的有限元方法——杂交/混合非协调元法。该法采用场变量分解,文[1]对增量形式的杂交应力元能量泛函进行修正,简化了高阶矩阵的求逆运算,从而提高了多变量非线性有限元分析的计算效率和收敛精度。文中按文[2]给出的第二种能量泛函的修正形式建立了弹塑性平面问题中的杂交/混合非协调四边形单元。最后给出算例,并与实验解及文[3]解进行比较。表明该方法分解弹塑性问题是十分有效的。 展开更多
关键词 弹塑性 杂交 混合 有限元法 结构
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基于弹塑性有限元法的拖拉机车轮疲劳寿命预测研究 被引量:8
16
作者 王大勇 秦东晨 《中国农机化学报》 2017年第10期97-101,110,共6页
基于ANSYS有限元软件,以侧向负载疲劳试验和扭转疲劳试验为依据,通过W15Lx34型可调偏距式拖拉机车轮结构分析,阐明拖拉机车轮弹塑性有限元分析与局部应力应变法预测寿命的过程方法。研究表明,车轮安装偏距对疲劳寿命有负相关性,疲劳寿... 基于ANSYS有限元软件,以侧向负载疲劳试验和扭转疲劳试验为依据,通过W15Lx34型可调偏距式拖拉机车轮结构分析,阐明拖拉机车轮弹塑性有限元分析与局部应力应变法预测寿命的过程方法。研究表明,车轮安装偏距对疲劳寿命有负相关性,疲劳寿命随偏距增大而缩短。在常用偏距下,示例车轮疲劳寿命安全系数偏低。给出两种改进方案,并且综合四种偏距按疲劳积累理论计算疲劳寿命,结果显示:两种改进方案的常用偏距和综合偏距疲劳寿命有明显提升。 展开更多
关键词 拖拉机车轮 弹塑性有限元法 疲劳试验 局部应力应变法
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有限元法作为滩涂光伏阵列桩基设计计算方法的适用性研究 被引量:3
17
作者 闫俊义 刘毅 +5 位作者 刘立珍 张翔宇 崔炜 李海枫 朱银邦 贾凡 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第3期1-10,共10页
【目的】滩涂光伏电站的建设处于起步阶段,光伏阵列桩基在土建工程中占比很大,对投资有显著影响,目前承载力设计计算主要借鉴建筑行业规范,其适用性值得探讨。为改进滩涂光伏桩基设计计算方法,探索有限元方法对此的适用性,【方法】以既... 【目的】滩涂光伏电站的建设处于起步阶段,光伏阵列桩基在土建工程中占比很大,对投资有显著影响,目前承载力设计计算主要借鉴建筑行业规范,其适用性值得探讨。为改进滩涂光伏桩基设计计算方法,探索有限元方法对此的适用性,【方法】以既有滩涂光伏桩基设计方案为例,依据行业规范方法进行竖向、抗拔、水平承载工况复核计算,同时使用有限元超载法和强度折减法进行计算和分析。【结果】分析及对比结果显示:两类方法所依据的力学机理基本相同,计算得出的承载力规律一致,安全系数值接近,沉降值接近;竖向承载和抗拔工况,有限元法得出的安全系数略大于规范方法;水平承载工况,有限元法得出的安全系数略小于规范方法;对于滩涂光伏阵列桩基而言,竖向承载力安全系数最低,是承载力设计的控制工况;抗拔承载安全系数最高,远高于规范要求值,不是控制性工况;水平承载安全系数居中,有较充足的安全裕度,该工况容易满足要求。【结论】结果表明:有限元法计算能够生动展示桩基及支架的空间、过程和细部力学响应,有利于指导和改进设计,对滩涂光伏阵列桩基设计有良好的适用性;有限元法用于桩基承载力计算应优先使用超载法;滩涂光伏阵列桩基的承载特点和工作环境与建筑桩基不同,目前规范规定的竖向承载力安全系数偏保守,应适当放宽,对设计理论创新做出尝试,并合理地控制工程投资。 展开更多
关键词 滩涂光伏 桩基础 承载力 有限元法 数值模拟 力学性能 新能源 变形
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饱和土有限应变弹塑性本构模型研究
18
作者 翁天赐 熊勇林 韩哲 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期94-103,共10页
在城市地下工程的建设过程中,土体普遍处于饱和状态,而众多地下工程事故的发生与饱和土体的大变形行为紧密相连,但目前大部分本构模型都建立在小应变条件下。为了深入揭示饱和土体的大变形力学特性,本研究以有限应变理论为基础,结合超... 在城市地下工程的建设过程中,土体普遍处于饱和状态,而众多地下工程事故的发生与饱和土体的大变形行为紧密相连,但目前大部分本构模型都建立在小应变条件下。为了深入揭示饱和土体的大变形力学特性,本研究以有限应变理论为基础,结合超弹性模型与修正剑桥模型,引入上下负荷屈服面的概念来描述土体的超固结特性和结构性。利用具有数值计算优势的返回映射算法,求解本构模型的非线性响应,并推导出能够加速计算收敛并提高计算精度的一致切线刚度矩阵。在主应力空间内,建立了一个能够同时考虑结构性、超固结特性以及大变形等力学特性的饱和土有限应变弹塑性本构模型。通过对比试验数据与模型计算结果,验证了所提出本构模型的准确性。进一步通过模拟等围压三轴排水剪切试验和三轴固结试验,分别探讨了初始超固结比、初始结构性、超固结控制参数和结构性控制参数对土体力学特性行为的影响。结果表明:(1)随着超固结比增大,土体峰值强度逐渐增大,但最终体变由剪缩转为剪胀行为;(2)随着土体初始结构性的增强,土体的峰值强度显著提高,且应变软化的程度也随之增加;(3)超固结控制参数的增大或结构性控制参数的减小,土体峰值强度均有所提升。研究结果为解决大变形工程中的问题提供了新的思路和方法,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 大变形 超固结 结构性 有限应变 弹塑性 本构模型
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金属切削加工热弹塑性大变形有限元理论及关键技术研究 被引量:38
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作者 唐志涛 刘战强 +1 位作者 艾兴 付秀丽 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期746-751,共6页
基于有限变形理论、虚功原理和更新的拉格朗日公式建立了热弹塑性本构方程,导出了热弹塑性大变形耦合控制方程。对切削加工有限元模拟中的关键技术,如材料模型,工件和切屑的分离、断裂准则,刀具、切屑间的接触摩擦模型以及切削热进行了... 基于有限变形理论、虚功原理和更新的拉格朗日公式建立了热弹塑性本构方程,导出了热弹塑性大变形耦合控制方程。对切削加工有限元模拟中的关键技术,如材料模型,工件和切屑的分离、断裂准则,刀具、切屑间的接触摩擦模型以及切削热进行了探讨,针对这些关键技术建立了正交切削加工铝合金7050T7451有限元模型,对切屑形态、切削力、切削温度以及应力场和应变场等物理量的分布进行了有效预测。 展开更多
关键词 切削加工 弹塑性大变形 有限元 摩擦
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固有应变有限元法预测焊接变形理论及其应用 被引量:125
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作者 汪建华 陆皓 魏良武 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期36-40,共5页
介绍了固有应变的概念、固有应变有限元法预测焊接变形的理论和方法。固有应变存在于焊缝与近缝区 ,并与焊接热输入和板厚等因素有关 ,通过试验和热弹塑性分析 ,可以确定它们的关系曲线。固有应变法只需一次弹性有限元计算 ,因而是预测... 介绍了固有应变的概念、固有应变有限元法预测焊接变形的理论和方法。固有应变存在于焊缝与近缝区 ,并与焊接热输入和板厚等因素有关 ,通过试验和热弹塑性分析 ,可以确定它们的关系曲线。固有应变法只需一次弹性有限元计算 ,因而是预测大型复杂结构焊接变形的一种十分有效的方法。 展开更多
关键词 预测 焊接变形 残作应力 固有应变 有限元法
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