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纤维增强聚脲动态力学性能试验与本构模型
1
作者 傅力衡 姚象洋 +2 位作者 王鲁庆 马宏昊 亓峰 《兵工学报》 北大核心 2025年第11期260-269,共10页
为研究纤维增强聚脲材料动态力学性能,利用分离式Hopkinson压杆(Separated Hopkinson Pressure Bar,SHPB)开展动态压缩试验,获得试件在3种温度下不同应变率范围内的应力-应变曲线,并进一步基于标准线性固体模型建立相应的黏弹性本构模... 为研究纤维增强聚脲材料动态力学性能,利用分离式Hopkinson压杆(Separated Hopkinson Pressure Bar,SHPB)开展动态压缩试验,获得试件在3种温度下不同应变率范围内的应力-应变曲线,并进一步基于标准线性固体模型建立相应的黏弹性本构模型。试验结果表明:纤维增强聚脲的动态力学响应呈非线性,应力-应变曲线由超应力段和超弹性段组成;随着应变的上升,超应力值趋于稳定,本构模型中与应变率相关联的非线性项也逐渐趋近于一个与应变率相关的稳定值;基于标准线性固体的黏弹性本构模型可较好地描述纤维增强聚脲的动态力学行为。通过有限元分析软件二次开发搭建本构模型,进行模拟仿真。在SHPB模拟与空爆模拟中,仿真结果与试验均能较好吻合,论证了本构的准确性。 展开更多
关键词 聚脲材料 分离式Hopkinson压杆试验 动态力学性能 本构模型
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TRIP980钢的组织性能调控与动态本构模型 被引量：1
2
作者 汪洪波 孙巧妍 +3 位作者 贾大伟 周键 周书杰 钟祥 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期168-174,共7页
设计了一种相变诱导塑性(TRIP)钢,研究了贝氏体等温温度对力学性能和微观组织的影响。针对最优工艺,研究了10^(-4)~10^(3) s^(-1)应变速率范围内的动态力学性能,构建并修正了动态本构数学模型。结果表明:当贝氏体等温温度为380℃时,实... 设计了一种相变诱导塑性(TRIP)钢,研究了贝氏体等温温度对力学性能和微观组织的影响。针对最优工艺,研究了10^(-4)~10^(3) s^(-1)应变速率范围内的动态力学性能,构建并修正了动态本构数学模型。结果表明:当贝氏体等温温度为380℃时,实验钢具有最优的静态力学性能(应变速率10^(-3)s^(-1)),屈服强度达到705 MPa,抗拉强度达到1005 MPa,伸长率为16%,强塑积达到了1.6 GPa·%。应变速率的变化对实验钢的硬化行为和TRIP效应的发生有明显的影响。当应变速率达到10^(3) s^(-1)时,屈服强度和抗拉强度分别达到了815和1145 MPa,分别提高了12.4%和13.9%。经A4系数修正后的动态本构数学模型表明,R值和eAARE的平均值分别达到0.9895和27.5%,具有较精确的预测精度。 展开更多
关键词 TRIP钢 微观组织 性能调控 动态本构模型
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TC11钛合金动态回复与动态再结晶高温本构模型研究 被引量：5
3
作者 朱宁远 陈秋明 +1 位作者 陈世豪 左寿彬 《有色金属科学与工程》 CAS 北大核心 2024年第1期58-66,共9页
采用Gleeble-1500热模拟试验机在变形温度为900~1050℃、应变速率为0.1~10 s^(-1)的条件下,对TC11钛合金进行等温恒应变速率单轴压缩试验。组织观测结果表明,在热变形过程中,TC11钛合金存在明显的动态再结晶现象,变形温度分别为900℃和... 采用Gleeble-1500热模拟试验机在变形温度为900~1050℃、应变速率为0.1~10 s^(-1)的条件下,对TC11钛合金进行等温恒应变速率单轴压缩试验。组织观测结果表明,在热变形过程中,TC11钛合金存在明显的动态再结晶现象,变形温度分别为900℃和950℃时,再结晶晶粒尺寸随应变速率增加而先增大后减小;变形温度分别达1000℃和1050℃时,α相含量大量减少,组织演变中动态再结晶机制占主导,晶粒细化明显。为研究此现象对流变行为的影响,结合K-M位错密度模型与动态再结晶分数模型,建立了基于动态回复与动态再结晶现象的流动应力高温本构模型。将此本构模型预测结果与试验数据对比分析,相关性系数和平均相对误差分别为0.989和6.53%,表明所构建的考虑动态回复与动态再结晶的流动应力模型能够准确预测TC11钛合金热变形条件下的流动应力。 展开更多
关键词 TC11钛合金 动态回复 动态再结晶 高温本构模型 K-M位错密度模型
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冻结黏土单轴动态力学特性及本构模型研究 被引量：4
4
作者 解北京 刘天乐 +3 位作者 栾铮 张景顺 于瑞星 武博文 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第2期183-191,共9页
为研究动载荷下冻土破坏特性,利用SHPB试验系统开展应变率300s^(-1)~1000s^(-1)、含水率13%~22%冻土单轴动态冲击试验,并建立本构模型描述单轴冻土动力学响应行为。结果表明:(1)应力-应变曲线可以分为压密阶段、弹性阶段、塑形阶段和破... 为研究动载荷下冻土破坏特性,利用SHPB试验系统开展应变率300s^(-1)~1000s^(-1)、含水率13%~22%冻土单轴动态冲击试验,并建立本构模型描述单轴冻土动力学响应行为。结果表明:(1)应力-应变曲线可以分为压密阶段、弹性阶段、塑形阶段和破坏阶段,应变率高于700s^(-1)时应力-应变曲线出现明显振荡;(2)抗压强度和弹性模量整体上与应变率呈正相关趋势,但应变率高于900s^(-1)时抗压强度增长速度减缓甚至负增长。最大应变与应变率呈一次函数关系,含水率对最大应变无影响;(3)结合Weibull统计分布、D-P准则以及Z-W-T方程并引入含水率项,建立能考虑不同含水率冻土损伤黏弹性本构模型,验证模型可靠性(R^(2)>0.90)。为冻土工程设计与施工提供一定参考。 展开更多
关键词 SHPB试验 单轴动态加载 冻土 动力学参数 本构模型
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20CrMnTi淬硬钢的动态力学性能及其本构模型
5
作者 盛精 吕浩宇 +2 位作者 向铁明 王志敏 黄丛林 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第12期2114-2122,共9页
为了厘清20CrMnTi淬硬钢在高温、高应变率下流动应力变化规律,采用了分离式Hopkinson压杆装置对试件在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃条件下的动态力学行为开展了研究。分析了应变、应变率与温度对流动应力的作用规律,构建了材料的Jo... 为了厘清20CrMnTi淬硬钢在高温、高应变率下流动应力变化规律,采用了分离式Hopkinson压杆装置对试件在20℃、200℃、400℃、600℃和800℃条件下的动态力学行为开展了研究。分析了应变、应变率与温度对流动应力的作用规律,构建了材料的Johnson-Cook本构模型。实验结果表明:材料的应变硬化效应随着温度的上升逐渐减弱,且流动应力达到峰值对应的应变愈小;材料在20~600℃温度范围内,有动态应变时效现象发生;在800℃时材料对应变率表现出较强的敏感性;材料对温度的敏感性较强。通过将应变与温度软化项相关联,对J-C本构模型进行修正。修正后的模型能更为准确的描述20CrMnTi淬硬钢的动态力学行为。 展开更多
关键词 20CrMnTi淬硬钢 Johnson-Cook本构模型 应变率敏感性 温度敏感性 动态应变时效
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30SiMnCrMoVE动态压缩力学行为及本构关系研究
6
作者 吴江 凌文辉 +5 位作者 王占学 何勇攀 王琳 徐康杰 郭宝俊 李玉华 《热加工工艺》 北大核心 2025年第10期124-128,共5页
为了获得冲压增程弹发动机壳体材料30SiMnCrMoVE的动态力学性能及本构关系,利用拉伸试验机及霍普金森压杆对30SiMnCrMoVE钢进行了准静态及应变率498~4752 s^(-1)下的动态压缩试验。结果表明:30SiMnCrMoVE钢在低应变率状态下呈现出良好... 为了获得冲压增程弹发动机壳体材料30SiMnCrMoVE的动态力学性能及本构关系,利用拉伸试验机及霍普金森压杆对30SiMnCrMoVE钢进行了准静态及应变率498~4752 s^(-1)下的动态压缩试验。结果表明:30SiMnCrMoVE钢在低应变率状态下呈现出良好的弹塑性,材料的平均流变应力由498 s^(-1)应变率时的1869 MPa升高至4752 s^(-1)应变率时的1950 MPa。随着应变率的增加,材料的流变应力先增大后保持不变,而冲击吸收功先增加后减少,最后趋于稳定。当应变率超过3600 s^(-1)时,材料发生断裂,并获得了不同应变率下应变率敏感因子和应变率之间的影响关系。利用Cowper-Symonds(C-S)本构模型对试验结果进行拟合,得到本构模型与试验结果数据误差小于3%。因此,该C-S本构模型能够真实反应材料的动态响应行为。 展开更多
关键词 30SiMnCrMoVE钢 动态响应 应变敏感因子 本构模型
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考虑应力状态的Q345E舰船钢本构与断裂模型
7
作者 全鑫 邓希旻 +4 位作者 武海军 闫雷 董恒 蒋腾 黄风雷 《兵工学报》 北大核心 2025年第11期270-289,共20页
为表征舰用Q345E钢高速冲击条件下的力学响应,开展准静态拉伸、霍普金森压杆实验,获得Q345E钢材料的静、动态力学特性和广应力三轴度范围内的断裂特性,基于Johnson-Cook(JC)、Cowper-Symonds(CS)模型构建了表征Q345E钢静动态力学行为的J... 为表征舰用Q345E钢高速冲击条件下的力学响应,开展准静态拉伸、霍普金森压杆实验,获得Q345E钢材料的静、动态力学特性和广应力三轴度范围内的断裂特性,基于Johnson-Cook(JC)、Cowper-Symonds(CS)模型构建了表征Q345E钢静动态力学行为的JC-CS本构,结合数值仿真获得了各应力三轴度范围内的失效参数,给出三段式Wierzbicki断裂模型,并采用Abaqus VUMAT子程序验证本构及断裂模型的有效性。研究结果表明,Q345E钢具有明显的应变硬化及应变率效应,在动态加载下两类效应相互耦合,新提出的JC-CS本构模型能够准确表征该材料从准静态到高应变率范围内的率相关应变硬化和应变率效应。Q345E钢的断裂应变与应力三轴度相关,材料的断裂应变在应力三轴度大于-1/3、小于2范围内表现出先下降后上升、最终趋于零的形式,应力三轴度趋于-1/3时断裂应变正无穷大。依据材料实验和高速穿甲实验开展的数值仿真计算发现,仿真预测的断口形貌、靶板破坏模式及多层靶穿甲过程与实验结果高度一致,表明新建立的JC-CS本构及Wierzbicki断裂模型能够反映Q345E钢的力学特性、失效行为及高速冲击下的响应特征。 展开更多
关键词 Q345E舰船钢 静动态力学性能 本构模型 断裂模型 高速穿甲
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聚脲弹性体动态力学行为:实验表征、微观机制及本构建模
8
作者 初东阳 姚凯丽 +1 位作者 庄茁 柳占立 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第9期1083-1107,共25页
聚脲弹性体在冲击防护领域有广阔的应用前景,然而,目前对于聚脲在高压冲击、层裂等情况下的变形失效物理机制仍不明晰,尚缺乏有效描述聚脲在多种应变率及应力状态下动态变形和失效的本构及损伤模型.针对这些挑战性问题,该文结合实验表... 聚脲弹性体在冲击防护领域有广阔的应用前景,然而,目前对于聚脲在高压冲击、层裂等情况下的变形失效物理机制仍不明晰,尚缺乏有效描述聚脲在多种应变率及应力状态下动态变形和失效的本构及损伤模型.针对这些挑战性问题,该文结合实验表征、分子动力学仿真以及宏观力学建模,对聚脲弹性体在不同应变率、冲击压力及应力状态下的变形失效行为进行了系统研究.通过建立聚脲全原子和两种粗粒化模型及微结构演化分析,揭示了聚脲在高应变率拉伸、高压冲击等载荷下的变形微观物理机制,以及高应力三轴度下的动态失效物理机制.建立了考虑强冲击下应变率-温度-压力耦合效应的聚脲弹性体本构模型,以及包括孔洞形核准则、流动法则的多种变形模式统一描述的宏观损伤模型.经验证,所建立的宏观力学模型能够正确描述聚脲在冲击载荷下的动态变形失效行为.该工作可为后续聚脲弹性体的优化设计及冲击防护应用提供指导. 展开更多
关键词 聚脲弹性体 动态力学行为 孔洞损伤 本构模型 分子动力学
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基于动态损伤速率的岩石损伤本构模型 被引量：1
9
作者 孟祥振 张慧梅 +2 位作者 李玉根 袁超 陈世官 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期119-128,共10页
【目的】本构模型是描述岩体变形破坏特性、表征其力学行为最有效的方法,针对岩石受荷过程中损伤速率变化建立动态损伤演化方程及本构模型成为岩体力学重要内容。【方法】为进一步深入研究荷载作用下岩石变形破坏全过程,将受荷岩石抽象... 【目的】本构模型是描述岩体变形破坏特性、表征其力学行为最有效的方法,针对岩石受荷过程中损伤速率变化建立动态损伤演化方程及本构模型成为岩体力学重要内容。【方法】为进一步深入研究荷载作用下岩石变形破坏全过程,将受荷岩石抽象为损伤和未损伤2部分,且未损伤部分承担有效应力,损伤部分承担残余应力,基于动态损伤速率的演化特征,建立动态损伤演化方程及本构模型,通过红砂岩常规三轴压缩试验结果验证模型的合理性。【结果和结论】结果表明:模型理论曲线可较好地反映岩石受荷损伤破坏的力学行为,其动态损伤演化依次经过损伤不变、损伤加快扩展、损伤缓慢增加和完全损伤4个阶段,分别对应理论曲线的压密-弹性变形、塑性变形、峰后软化和残余变形阶段;随着围压的增加,岩石动态损伤累积速率减缓,说明围压可抑制损伤扩展,表现为岩石抗压强度的增加和塑性特性的渐次增强;最大损伤速率较为接近峰值点,并在其右侧应力下降阶段,且对应的损伤变量在不同围压下基本一致;模型参数f增加,岩石强度及塑性变形增加;模型参数m减小,岩石强度增加,但对岩石损伤变形影响较小。通过建立的演化方程及本构模型,探讨了最大损伤速率点的特征及模型参数对岩石强度和损伤变形的影响,对岩石力学的发展有重要的参考价值。 展开更多
关键词 岩石力学 动态损伤速率 演化方程 本构模型 围压 损伤扩展 模型参数
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SiCp/Al超低温材料流动行为和本构模型构建 被引量：2
10
作者 郭维诚 吴杰 +1 位作者 郭淼现 孙启梦 《材料导报》 北大核心 2025年第4期200-207,共8页
碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)由于优异的综合性能在航空航天领域应用广泛,而超低温处理已被证明在材料成形工艺中能进一步提升材料性能,面对愈加苛刻的工业要求,研究SiCp/Al在超低温下的流变特性显得尤为重要。本工作通过电子... 碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)由于优异的综合性能在航空航天领域应用广泛,而超低温处理已被证明在材料成形工艺中能进一步提升材料性能,面对愈加苛刻的工业要求,研究SiCp/Al在超低温下的流变特性显得尤为重要。本工作通过电子拉伸试验机对20%SiCp/Al进行了-196℃下准静态拉伸试验,并利用分离式霍普金森压杆装置进行了温度范围-196~20℃、应变率范围1 000~3 000 s^(-1)的动态压缩试验。结果表明,SiCp/Al的应变率强化效应不显著,而超低温对材料的流动应力具有显著的强化效果。结合位错运动、应变硬化与动态再结晶软化分析了材料流动行为的变形机制。综合考虑应变、温度和应变率对材料流变特性影响的耦合效应对所建立的Johnson Cook本构模型进行修正,对比发现,修正Johnson Cook(MJC)模型能够较好地反映材料不同条件下的流动应力,预测误差降低了50%以上。 展开更多
关键词 SICP/AL 分离式霍普金森压杆 静动态力学性能 超低温 本构模型
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SBF-AlSi12复合材料的力学性能及本构模型研究
11
作者 杜天冬 薛冰 +4 位作者 林谋金 高鹏飞 章欣宇 张露 周俊琪 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第6期209-217,共9页
针对高端行业中纤维增强铝基复合材料结构在服役过程中的安全需求,采用粉末冶金法制备不同短切玄武岩纤维(short basalt fiber,SBF)含量的AlSi12铝合金基复合材料(SBF_(x)-AlSi12,x=0、0.1、0.3、0.5wt.%),探讨了SBF添加量对其微观组织... 针对高端行业中纤维增强铝基复合材料结构在服役过程中的安全需求,采用粉末冶金法制备不同短切玄武岩纤维(short basalt fiber,SBF)含量的AlSi12铝合金基复合材料(SBF_(x)-AlSi12,x=0、0.1、0.3、0.5wt.%),探讨了SBF添加量对其微观组织形貌、密度、显微硬度和准静态压缩性能的影响,确定了最佳成分为SBF_(0.3)-AlSi12复合材料。为研究SBF_(0.3)-AlSi12复合材料在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力特征及其本构模型,使用分离式霍普金森压杆(SHPB)对其开展了动态压缩试验。基于动静态压缩试验结果,对SBF_(0.3)-AlSi12复合材料的修正Johnson-Cook本构模型参数进行了拟合。结果表明:玄武岩纤维较为均匀地分布在铝合金基体中,使得制备出的复合材料密实度较高。与未增强的AlSi12铝合金相比,SBF的添加对于基体材料的性能改善作用较为明显。SBF_(0.3)-AlSi12复合材料的应变率强化效应敏感性较弱,但其表现出较为显著的温度软化效应,经过修正后的温度软化项能更好地反映屈服强度随温度变化的趋势。 展开更多
关键词 SBF_(x)-AlSi12复合材料 粉末冶金 动态力学 SHPB J-C本构模型
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静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应与本构模型 被引量：1
12
作者 杜洪波 王鑫婷 +2 位作者 魏明东 阿比尔的 王浩然 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期186-195,共10页
静水压环境是深部岩石的典型应力赋存状态,并且岩石内存在多尺度的结构面,易遭受压剪耦合的复杂动力扰动。因此,探究静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应及损伤本构模型对于深部岩石结构安全评估和动力灾害防控极为重要。本文应用霍... 静水压环境是深部岩石的典型应力赋存状态,并且岩石内存在多尺度的结构面,易遭受压剪耦合的复杂动力扰动。因此,探究静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应及损伤本构模型对于深部岩石结构安全评估和动力灾害防控极为重要。本文应用霍普金森压杆试验装置,对倾斜砂岩试样进行动态压剪耦合试验,揭示静水围压、动态荷载压剪耦合比及加载率对岩石力学特性的影响规律;基于Drucker–Prager准则和Weibull分布,建立静水压环境下深部岩石动态压剪耦合损伤本构模型。结果表明:1)岩石动态强度及变形模量随着加载率及静水围压的增大呈增加趋势,强度的围压效应及加载率效应明显,动态荷载中的剪切分量能削减岩石承载能力并提升岩石的变形能力。2)随着动态荷载剪压比和静水围压的增加,岩石冲击破坏模式由拉伸主导的内部锥形破裂面及表面劈裂转变为剪切主导的单一平面破坏;动态荷载中的剪切分量对静水围压作用下岩石的动态破碎存在明显的限制作用。3)采用极值解析法推导了模型分布参数F0和m的解析表达式,探究了模型分布参数F0、m和损伤修正系数q的物理意义及其对本构模型的影响规律;同时,对比不同工况下试验和理论应力应变曲线,验证了该模型的合理性。本文揭示的静水压环境下岩石动态压剪耦合动力响应与建立的损伤本构模型,可为复杂动力扰动下深部岩石工程安全建设与灾害防护提供理论支撑。 展开更多
关键词 深部岩石 静水围压 霍普金森压杆 动态压剪耦合 动力响应 损伤本构模型
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基于Johnson-Cook本构模型的1060铝动态力学性能参数识别及验证
13
作者 毛伯永 刘强 +1 位作者 叶希洋 翟红波 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第34期14531-14536,共6页
为了建立1060铝材料动态本构模型,利用万能材料试验机和霍普金森拉杆装置,对1060铝试件在25~300℃范围内的准静态力学性能和0.01~4 922 s^(-1)拉伸应变率范围内的动态拉伸力学性能进行试验,基于试验结果和J-C本构模型,拟合得到了材料的... 为了建立1060铝材料动态本构模型,利用万能材料试验机和霍普金森拉杆装置,对1060铝试件在25~300℃范围内的准静态力学性能和0.01~4 922 s^(-1)拉伸应变率范围内的动态拉伸力学性能进行试验,基于试验结果和J-C本构模型,拟合得到了材料的J-C本构模型,并结合1060铝薄板结构的冲击变形试验和数值仿真对J-C本构模型的准确性进行验证。结果表明:在拉伸载荷作用下,当应变率从准静态向高应变率转变时,1060铝表现出明显的应变硬化特征和应变率敏感性,真实应力随应变率的升高而增大,而材料在高应变率区则表现出较低的应变率敏感性;材料表现出显著的温度热软化效应,其塑性屈服强度随着温度升高而显著降低;利用建立的J-C本构模型对薄板结构的冲击变形进行仿真,仿真与试验结果偏差为2.01%~8.86%。可见,本文建立的J-C本构模型可以表征1060铝材料的动态力学行为。 展开更多
关键词 1060铝 Johnson-Cook本构模型 动态力学性能
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计及相角与幅值跳变的构网型储能短路电流特性及其计算模型
14
作者 邵尹池 巩宇 +3 位作者 牛萌 杨若奂 刘雅婷 丁然 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2451-2461,共11页
构网型储能是提升弱电网工况下电力系统稳定性的有效手段。然而,关于构网型储能接入电网的短路电流模型相关研究尚不充分。现有文献通常基于构网型储能的机电暂态模型分析构网型储能的短路电流,难以反映线路感性、容性元件导致的短路电... 构网型储能是提升弱电网工况下电力系统稳定性的有效手段。然而,关于构网型储能接入电网的短路电流模型相关研究尚不充分。现有文献通常基于构网型储能的机电暂态模型分析构网型储能的短路电流,难以反映线路感性、容性元件导致的短路电流瞬态变化,导致继电保护参数整定、控制参数优化困难。本工作在电磁暂态时间尺度构建了构网型储能接入电网的等效模型,根据电网故障下电压幅值和相角的阶跃特性建立了构网型储能内电势相角变化量和幅值变换量在时域下动态响应模型,定量分析了构网型储能控制参数与构网型储能内电势相角和幅值响应速度、超调量之间的关系。根据构网型储能不同控制参数下的阻尼特性,系统性分析了计及相角突变和幅值突变的构网型储能短路电流计算方法。经仿真验证,所提方法在对称与不对称故障工况下均适用,偏差校核结果表明本工作所提出的计算模型可较为精确地量化构网型储能短路电流水平,可为电网运营商及调度人员评估构网型储能短路电流水平提供参考依据。 展开更多
关键词 构网型储能 动态特性 短路电流 控制参数 计算模型
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预拉脆性岩石动态直接拉伸断裂的宏细观力学模型
15
作者 李晓照 闫怀蔚 +1 位作者 李连杰 戚承志 《岩土力学》 北大核心 2025年第S1期217-227,237,共12页
预拉应力作用下脆性岩石的动态直接拉伸破坏力学特性,对于深部岩石工程的安全稳定性评价具有重要意义。然而,由于预拉岩石的动力直接拉伸试验条件较为苛刻,该方面的试验研究相对欠缺,关于宏-细观力学机制的理论研究更是缺乏。基于准静... 预拉应力作用下脆性岩石的动态直接拉伸破坏力学特性,对于深部岩石工程的安全稳定性评价具有重要意义。然而,由于预拉岩石的动力直接拉伸试验条件较为苛刻,该方面的试验研究相对欠缺,关于宏-细观力学机制的理论研究更是缺乏。基于准静态直接拉伸荷载作用下的翼型裂纹扩展模型、准静态与动态断裂韧度关系模型、动静耦合的应变率与应变关系函数,通过引入与预拉应力相关的断裂韧度修正参数λ,提出了一个脆性岩石在预拉伸作用下动态直接拉伸破坏的本构关系模型,建立了预拉岩石动态断裂韧度增强效应与动态直接拉伸强度提升之间的联系。当预拉应力小于岩石内部裂纹启裂应力时,预拉应力的增大强化了脆性岩石的动态直接拉伸强度。通过比较轴向预拉应力σ_(1pre)与裂纹启裂应力σ_(1ci)的大小关系,将预拉岩石动态直接拉伸断裂本构关系分为3种工况。重点分析了预拉应力对脆性岩石力学特性影响,讨论了岩石初始状态参数(初始损伤、裂纹初始尺寸、角度)对预拉岩石力学特性影响。研究结果为深部地下工程施工与设计提供一定理论参考。 展开更多
关键词 脆性岩石 预拉应力 动态直接拉伸 本构关系 宏细观力学模型
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冲击爆炸荷载下UHPC动态本构模型研究现状 被引量：1
16
作者 杜闯 刘晓彤 +2 位作者 李艳艳 宋帅 高启辉 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第11期51-54,60,共5页
混凝土动态本构模型是冲击爆炸荷载作用下数值模拟准确性的关键。现有的混凝土动态本构模型都是基于普通混凝土而构建的,不能直接应用于超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,简称UHPC)。目前缺乏广泛接受的针对UHPC材料的... 混凝土动态本构模型是冲击爆炸荷载作用下数值模拟准确性的关键。现有的混凝土动态本构模型都是基于普通混凝土而构建的,不能直接应用于超高性能混凝土(Ultra-high Performance Concrete,简称UHPC)。目前缺乏广泛接受的针对UHPC材料的动态本构模型。回顾了基于不同理论和试验的各种普通混凝土动态本构模型,对目前UHPC材料的动态本构模型的研究现状进行了综述,最后对UHPC动态本构模型进行了分析。分析表明:目前研究的UHPC动态本构模型理论上都是一种损伤塑性本构模型,目前研究的UHPC动态本构模型实际上是对已有普通混凝土动态本构模型的一种改进。这也是构建UHPC本构模型的思路,关键是如何结合UHPC材料力学特性开展研究。同时,指出了UHPC动态本构模型研究的不足,为进一步建立适合于UHPC动态本构模型提供参考。 展开更多
关键词 超高性能混凝土 钢纤维 动态本构模型 数值模拟
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高温高应变速率下激光熔覆Inconel 625合金动态压缩力学性能及本构关系
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作者 雷经发 沈朝阳 +2 位作者 刘涛 王璐 孙虹 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第5期188-199,共12页
为揭示Inconel 625(IN625)合金材料在高温高应变速率下的力学行为和变形机理,制备激光熔覆IN625试样,利用分离式霍普金森压杆开展动态压缩实验,获取试样在25~1000℃和1000~3000 s^(-1)下的真应力-真应变曲线,对冲击加载前后试样的微观... 为揭示Inconel 625(IN625)合金材料在高温高应变速率下的力学行为和变形机理,制备激光熔覆IN625试样,利用分离式霍普金森压杆开展动态压缩实验,获取试样在25~1000℃和1000~3000 s^(-1)下的真应力-真应变曲线,对冲击加载前后试样的微观结构进行表征,分析了晶粒取向、晶界演化以及位错密度的变化规律。结果表明:激光熔覆IN625合金具有明显的应变速率强化和温度软化效应。室温动态压缩后,晶粒取向改变明显,与未加载试样相比,其平均晶粒尺寸显著减小,同时位错密度和小角度晶界的数量显著增加,晶体取向择优性降低。高温动态压缩后,试样的平均晶粒尺寸进一步减小,相较于常温动态压缩,位错密度与小角度晶界数量均有所降低并且晶体取向择优性进一步减弱。考虑应变速率-温度耦合作用和绝热温升影响的Power-Law(P-L)本构模型能够准确预测激光熔覆IN625合金在25~1000℃和1000~3000 s^(-1)条件下的塑性流动行为。 展开更多
关键词 激光熔覆IN625合金 高温高应变速率 动态力学行为 微观组织 本构模型
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基于材料静动态力学性能分析的SiCp/Al本构模型构建
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作者 王荣 赵嫚 +3 位作者 赵克光 茅健 张立强 郭维诚 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期2215-2223,共9页
基于SiCp/Al复合材料的静态和动态力学性能分析,构建SiCp/Al复合材料的本构模型。针对体积分数为20%的SiCp/2a14Al复合材料采用电子万能试验机进行准静态拉伸试验,研究材料的静态力学性能;采用霍普金森压杆试验进行不同温度(20~400℃)... 基于SiCp/Al复合材料的静态和动态力学性能分析,构建SiCp/Al复合材料的本构模型。针对体积分数为20%的SiCp/2a14Al复合材料采用电子万能试验机进行准静态拉伸试验,研究材料的静态力学性能;采用霍普金森压杆试验进行不同温度(20~400℃)、不同应变率(500~3000 s^(-1))动态压缩试验,分析材料的动态力学性能。基于材料静态及动态下应力-应变试验数据构建SiCp/Al复合材料的Johnson-Cook(JC)本构模型,并通过遗传算法对模型进行优化。结果表明,SiCp/Al复合材料在准静态条件下表现出应变强化效应;在动态载荷条件下,材料流动应力随着应变速率的增加而增加,表现出应变率强化效应,这与碳化硅颗粒的体积分数有关;随着温度的增加,流动应力减小,表现为温度软化效应。最小二乘法拟合的JC模型与试验值的平均误差较大,经过遗传算法优化后模型误差减小,能够准确预测SiCp/2a14Al复合材料的流变行为。 展开更多
关键词 SICP/AL复合材料 静态力学特性 动态力学特性 本构模型 遗传算法
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冲击载荷下煤样动力学响应特性与损伤本构模型 被引量：1
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作者 杨科 许日杰 +2 位作者 刘帅 刘文杰 张杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期139-148,共10页
为研究深部煤体动载响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明:冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应,且随着应变率增大,应变硬化现象愈发明显;煤样反射... 为研究深部煤体动载响应规律,采用分离式霍普金森压杆试验系统对信湖矿煤样开展了不同应变率的单轴冲击压缩试验。研究结果表明:冲击载荷下煤样动态抗压强度强度具有明显的应变率效应,且随着应变率增大,应变硬化现象愈发明显;煤样反射能、透射能、吸收能、耗能密度与应变率呈一次函数关系,耗能占比与应变率呈指数型函数关系,且均保持正相关。基于经典朱-王-唐模型、Weibull分布、Drucker-Prager准则,建立了考虑煤样损伤与黏滞性特征的动态统计损伤本构模型,并对本构模型的准确性与普适性进行了验证。该模型能够较好地描述煤样冲击动态力学行为,为动载影响下深地煤炭安全开采提供了基础研究。 展开更多
关键词 煤 应变率 朱-王-唐模型 动态损伤本构模型 分离式霍普金森压杆
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基于J-C模型的Q235钢的动态本构关系 被引量：56
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作者 郭子涛 高斌 +1 位作者 郭钊 张伟 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期804-810,共7页
采用万能材料试验机、分离式霍普金森压杆和拉杆系统,研究了Q235钢在常温至900℃的准静态和动态压缩及拉伸力学性能。基于实验结果,修正了Johnson-Cook(J-C)本构模型中的温度软化项,提出了Q235钢的修正J-C本构模型,并利用Taylor撞击实... 采用万能材料试验机、分离式霍普金森压杆和拉杆系统,研究了Q235钢在常温至900℃的准静态和动态压缩及拉伸力学性能。基于实验结果,修正了Johnson-Cook(J-C)本构模型中的温度软化项,提出了Q235钢的修正J-C本构模型,并利用Taylor撞击实验和数值仿真验证了其动态本构关系。 展开更多
关键词 动态力学性能 本构关系 Taylor撞击 Q235钢 Johnson-Cook本构模型
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