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考虑超细晶金属材料应变软化效应的晶体塑性本构模型研究
1
作者 郑战光 樊佳楠 +2 位作者 孙腾 谢昌吉 黄增 《机械强度》 北大核心 2025年第8期108-114,共7页
为了研究超细晶金属材料(Ultra-Fine Grain,UFG)在单轴拉伸加载条件下出现的应变软化现象,基于经典的晶体塑性本构模型提出了一种考虑残余内应力作用的修正模型,并将残余内应力及其演化的具体形式编成用户子程序。通过生成宏观试样的代... 为了研究超细晶金属材料(Ultra-Fine Grain,UFG)在单轴拉伸加载条件下出现的应变软化现象,基于经典的晶体塑性本构模型提出了一种考虑残余内应力作用的修正模型,并将残余内应力及其演化的具体形式编成用户子程序。通过生成宏观试样的代表性体积单元,对单轴拉伸试验数据进行拟合以验证模型的有效性,同时将有、无残余内应力作用这2种情况下的模拟结果进行比较。结果表明,利用修正的晶体塑性本构模型计算得到的模拟结果与试验结果吻合较好,说明了所修正的晶体塑性本构模型能够有效地捕捉到UFG金属材料的应变软化现象,而有、无残余内应力作用这2种情况下的晶体塑性模拟结果表现出不同的性质,说明从残余内应力形成及作用的角度上解释UFG金属材料应变软化现象是合理的。 展开更多
关键词 超细晶金属材料 晶体塑性本构模型 单轴拉伸 应变软化效应 残余内应力
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不锈钢材料高温力学性能与本构模型 被引量：1
2
作者 邢哲 全坤韬 +2 位作者 毋凯冬 范圣刚 王元清 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期410-417,共8页
不锈钢材料的高温力学性能是研究不锈钢结构抗火性能的基础。不锈钢作为一种高性能钢材,相较于普通碳钢,具有非线性强、无明显屈服点和屈服平台、应变硬化显著以及抗火性能优异等特性。基于一组不锈钢的高温材性试验,综合大量国内外不... 不锈钢材料的高温力学性能是研究不锈钢结构抗火性能的基础。不锈钢作为一种高性能钢材,相较于普通碳钢,具有非线性强、无明显屈服点和屈服平台、应变硬化显著以及抗火性能优异等特性。基于一组不锈钢的高温材性试验,综合大量国内外不锈钢材料的高温力学性能试验结果,对不同牌号的不锈钢进行分组,并给出了较为准确的不锈钢材料力学性能的高温折减系数及相关计算公式。基于我国《不锈钢结构技术规程》(CECS 410—2015)中不锈钢材料的常温本构模型,提出了不锈钢材料的高温本构模型,并利用该组不锈钢材料的高温力学性能试验结果对模型的准确性加以验证。结果显示,该模型预测结果总体相对准确,可为我国后续不锈钢结构抗火性能的研究和设计提供参考依据。 展开更多
关键词 不锈钢 高温 材料力学性能 折减系数 本构模型
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木屑-氯氧镁水泥复合材料力学性能及损伤本构模型研究
3
作者 冯沛洋 方强 +3 位作者 张华刚 喻涛 杨娇娇 宁攀 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第2期434-446,共13页
木屑-氯氧镁水泥复合材料(SMOCC)是以氯氧镁水泥为胶凝材料,木屑为填充材料,并掺加适当比例改性剂,施加5 MPa压力压制成型的新型建筑材料。为了探究SMOCC的基本力学性能和损伤演化规律,本文开展了立方体抗压、劈裂抗拉和不同加载速率下... 木屑-氯氧镁水泥复合材料(SMOCC)是以氯氧镁水泥为胶凝材料,木屑为填充材料,并掺加适当比例改性剂,施加5 MPa压力压制成型的新型建筑材料。为了探究SMOCC的基本力学性能和损伤演化规律,本文开展了立方体抗压、劈裂抗拉和不同加载速率下棱柱体受压试验。同时,基于试验结果,采用Lognormal和GaussAmp统计分布函数,结合等效应变原理,建立了不同加载速率下SMOCC的损伤构模型。结果表明:立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量均随着SMOCC表观密度的增大而增大;SMOCC峰值应变和峰值应力均随着加载速率的升高而减小;较低加载速率下,SMOCC内部缺陷及微裂纹发展更充分,应力-应变曲线初始压实阶段上凹更明显,脆性特征有所改善;与Lognormal统计分布函数相比,GaussAmp统计分布函数建立的本构模型能够更好地描述SMOCC单轴受压力学行为和损伤演化过程。研究成果可为SMOCC的设计和应用提供理论依据。 展开更多
关键词 木屑-氯氧镁水泥复合材料 力学性能 加载速率 损伤变量 本构模型
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钛基复合材料热变形的本构模型研究
4
作者 王贤贤 加鑫 +1 位作者 吴文豪 赵雪妮 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第3期150-157,共8页
钛基复合材料通过在纯钛或钛合金基体中增强相来改善材料性能.本文针对该材料,采用Gleeble3500型动态/热力模拟试验机进行了热压缩实验,研究了其在变形温度为750℃~900℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并基于实验数据... 钛基复合材料通过在纯钛或钛合金基体中增强相来改善材料性能.本文针对该材料,采用Gleeble3500型动态/热力模拟试验机进行了热压缩实验,研究了其在变形温度为750℃~900℃、应变速率为0.01~10 s^(-1)条件下的热变形行为,并基于实验数据建立了应变补偿Arrhenius和BP神经网络本构模型,以预测钛基复合材料的高温流动行为.结果表明,钛基复合材料有正应变速率和负温度敏感性.在变形开始后,流动应力急剧增大至峰值应力,随后硬化和软化效应逐渐达到平衡,流动应力缓慢下降并达到稳态平衡.相比应变补偿本构模型,BP神经网络本构模型具有更高的预测精度,更适用于预测钛基复合材料的流动行为. 展开更多
关键词 钛基复合材料 热变形行为 本构模型 BP神经网络
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SBF-AlSi12复合材料的力学性能及本构模型研究
5
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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织物增强橡胶基复合材料本构模型及其应用
6
作者 孙戬 王彤 +3 位作者 陈云辉 林何 刘晖 成小乐 《纺织学报》 北大核心 2025年第1期95-102,共8页
为更准确地表征织物增强橡胶基复合材料在受力变形过程中的力学性能,针对二维编织物结构,基于连续介质力学将织物增强橡胶基复合材料应变能解耦为橡胶基体应变能、纤维拉伸应变能以及纤维之间相互作用引起的剪切应变能,结合橡胶、织物... 为更准确地表征织物增强橡胶基复合材料在受力变形过程中的力学性能,针对二维编织物结构,基于连续介质力学将织物增强橡胶基复合材料应变能解耦为橡胶基体应变能、纤维拉伸应变能以及纤维之间相互作用引起的剪切应变能,结合橡胶、织物增强复合材料的单轴拉伸及镜框剪切实验数据拟合得到本构模型参数。通过对织物增强密封带压缩仿真结果与实验数据进行比较,验证了所建立的舱门密封有限元模型的有效性,随后将织物增强橡胶基复合材料超弹性本构模型应用于飞机舱门压缩过程的模拟分析。结果表明:超弹性本构模型能够用于表征织物增强复合材料的各向异性非线性材料行为;经向/纬向纤维与密封带轴向呈0°角铺设方式的密封性能优于45°角铺设,舱门的密封性能与门框的加载量成正比关系。 展开更多
关键词 机织物 橡胶 织物增强复合材料 橡胶密封件 本构模型 舱门密封带 密封性 有限元法
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低温下不同本构对隔震支座用橡胶材料的适用性及温度相关性
7
作者 杜永峰 王光环 +1 位作者 张超 李虎 《材料工程》 北大核心 2025年第3期192-202,共11页
为了探究低温条件下几种常用本构模型对我国隔震支座用橡胶材料的适用性及温度相关性问题,针对4种不同配方的隔震支座用橡胶材料开展了23~-60℃温度范围内的单轴拉伸实验。用最小二乘法拟合得到了7种本构模型的材料参数,分析了不同本构... 为了探究低温条件下几种常用本构模型对我国隔震支座用橡胶材料的适用性及温度相关性问题,针对4种不同配方的隔震支座用橡胶材料开展了23~-60℃温度范围内的单轴拉伸实验。用最小二乘法拟合得到了7种本构模型的材料参数,分析了不同本构在低温下的适用性。利用ABAQUS软件,对4种橡胶材料进行不同温度下的单轴拉伸模拟,验证了各本构模型参数的正确性及模型的稳定性。结果表明,在23~-40℃温度范围内,与其他几种本构相比,Yeoh模型的稳定性好且计算精度高。在-60℃时,橡胶材料完全固化,考察的7种本构模型均不能精确反映橡胶材料的力学特征。通过对Yeoh模型温度相关性的研究,提出了一个考虑温度相关性的Yeoh修正模型,据此可对不同温度下相近剪切模量的橡胶材料力学性能进行预测。 展开更多
关键词 低温 橡胶材料 本构模型 适用性 温度相关性
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考虑宏观缺陷的混凝土本构模型及含裂缝隧道衬砌动力损伤特性研究
8
作者 孙雅珍 王龙岩 +4 位作者 吴昌宇 王金昌 于阳 袁立凡 祝奉斌 《中国铁道科学》 北大核心 2025年第1期107-119,共13页
目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;... 目前对隧道衬砌动力响应的研究多聚焦于完好隧道,较少涉及初始宏观裂缝存在时对隧道衬砌结构弱化作用下的动力响应。为研究含裂缝隧道衬砌动力损伤特性,首先,基于塑性损伤本构,理论推导考虑材料弱化的宏观缺陷-外荷载耦合损伤本构模型;其次,将宏观损伤度为0,0.2,0.3和0.4时混凝土试件抗拉强度的计算结果与试验结果进行对比,验证本构模型的合理性;然后,采用地层-结构法对土体-隧道-列车相互作用关系进行模拟,引入无限单元边界吸收模型边界处的应力波;最后,通过在完整衬砌结构上预制深度为3.5,7.0和10.5 cm裂缝,并调整模型中的损伤参数,系统地研究衬砌结构在不同裂缝深度下考虑材料弱化作用的动力损伤特性。结果表明:推导得到的本构模型理论计算结果与试验结果最大误差仅为7.3%,模型合理;在不同裂缝深度下,竖向振动加速度和竖向振动速度均呈现出拱顶>边墙>仰拱的规律,且与行车道距离成正相关;裂缝深度由0 cm增加到10.5 cm,衬砌结构拱顶、边墙和仰拱的竖向振动加速度分别增大8.4%,2.7%和5.3%,竖向振动速度分别增大15.1%,17.1%和16.7%;裂缝深度从0 cm增加到10.5 cm,拱顶、边墙和仰拱的最大主应力峰值分别增加22.3%,15.5%和减小9.12%,拱顶的最大主应力峰值在裂缝深度为3.5 cm时超过了仰拱,说明动应力响应受行车道距离和初始宏观裂缝引起的应力集中共同影响;在3种不同裂缝深度下,考虑材料弱化作用下的衬砌损伤度较不考虑时分别增大0.039,0.130和0.165。 展开更多
关键词 地铁隧道 动力响应 初始裂缝 宏观缺陷-外荷载耦合损伤 本构模型 混凝土材料弱化
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不同SiC颗粒本构模型在SiC_(p)/Al复合材料切削仿真中的应用
9
作者 林洁琼 孟繁昊 +2 位作者 卢明明 杜永盛 高强 《宇航材料工艺》 CSCD 北大核心 2024年第6期38-43,共6页
基于有限元仿真软件建立SiC颗粒为JH2本构模型的SiC_(p)/Al复合材料切削模型,并与前人的切削试验进行了对比,研究不同SiC颗粒本构模型的变化规律以及其切屑、表面形貌和切削力。结果表明,切削JH2模型SiC颗粒的SiC_(p)/Al复合材料所产生... 基于有限元仿真软件建立SiC颗粒为JH2本构模型的SiC_(p)/Al复合材料切削模型,并与前人的切削试验进行了对比,研究不同SiC颗粒本构模型的变化规律以及其切屑、表面形貌和切削力。结果表明,切削JH2模型SiC颗粒的SiC_(p)/Al复合材料所产生的切屑较为破碎,材料表面不同位置的颗粒更接近实际切削实验中会出现挤出、碎断和凸起的情况,整体切削力波动较为平缓。JH2本构模型的SiC颗粒适用于SiC_(p)/Al复合材料切削仿真。 展开更多
关键词 SiC_(p)/Al复合材料 SIC颗粒 本构模型 有限元仿真
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PBX非线性蠕变本构模型及其数值实现
10
作者 李辉 靳凡 +3 位作者 范志庚 李潘 黄鹏 郝志明 《火炸药学报》 北大核心 2025年第5期444-452,I0002,共10页
为了准确表征高聚物黏结炸药(PBX)在长时蠕变加卸载过程中的非线性力学行为,以PBX9502炸药为例,采用两类传统蠕变模型中的两种典型模型(幂次模型和Burgers模型)分析了在预测蠕变卸载恢复性能时的有效性;基于Boltzmann叠加原理,提出了一... 为了准确表征高聚物黏结炸药(PBX)在长时蠕变加卸载过程中的非线性力学行为,以PBX9502炸药为例,采用两类传统蠕变模型中的两种典型模型(幂次模型和Burgers模型)分析了在预测蠕变卸载恢复性能时的有效性;基于Boltzmann叠加原理,提出了一种依赖于加载历史的非线性蠕变本构模型;将其拓展为三维变载荷形式,并对其进行数值离散,推导了应力更新形式和Jacobian矩阵;通过编写用户材料子程序方法,实现了非线性蠕变本构模型的数值应用,完整模拟了PBX蠕变加卸载过程和松弛加卸载过程。结果表明,两类传统黏弹塑性模型无法预测PBX蠕变卸载恢复性能,而非线性蠕变本构模型及数值模拟方法将PBX蠕变加卸载性能统一融合,能够描述PBX完整的加卸载响应特性,可推广应用于相关材料在变载荷下的蠕变和松弛性能预测。 展开更多
关键词 材料力学 高聚物黏结炸药 PBX 蠕变恢复 PBX9502炸药 蠕变本构模型 Boltzmann叠加原理
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宽温域下Talc/NR复合材料的力学性能及本构分析
11
作者 雷经发 沈俊杰 +2 位作者 刘涛 王璐 赵晨霞 《塑料》 北大核心 2025年第1期52-57,共6页
为研究滑石(Talc)/天然橡胶(NR)复合材料在冲击载荷下的力学性能,采用万能材料试验机及分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对3种不同含量的Talc/NR复合材料在常温(20℃)下进行准静态压缩实验及宽温域(20~140℃)、高应变率(2000~4000 s^(... 为研究滑石(Talc)/天然橡胶(NR)复合材料在冲击载荷下的力学性能,采用万能材料试验机及分离式Hopkinson压杆(SHPB)实验装置对3种不同含量的Talc/NR复合材料在常温(20℃)下进行准静态压缩实验及宽温域(20~140℃)、高应变率(2000~4000 s^(-1))下的动态压缩实验,并且,分别采用朱-王-唐(ZWT)模型及Mooney-Rivlin模型与Maxwell单元组合模型对实验数据进行拟合。结果表明,材料在准静态及动态压缩下具有较好的应变率效应,在动态压缩过程中,产生了明显的应变硬化现象;当温度由20℃升高至60、100、140℃时,硬度60 A试样在应变率为3000 s^(-1)时的峰值应力由45.367 MPa递减至34.367、23.200及16.069 MPa,表现出明显的温度效应;与ZWT模型相比,组合模型在曲线硬化阶段拟合效果较好,并且,能体现材料温度效应,适用于表征材料在宽温域高应变率下的力学行为。 展开更多
关键词 Talc/NR 复合材料 宽温域 静动态力学性能 本构模型
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石英纤维/硅橡胶柔性复合材料超弹性本构模型构建及实验验证 被引量：2
12
作者 宁蕙 黄建栋 +2 位作者 谭志勇 张宏宇 龚世秋 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期111-121,共11页
柔性纺织复合材料因具有柔韧性和可折展特性在变构型飞行器的应用中获得越来越多的关注,然而其力学性能仍有很大的不确定性。对石英纤维/硅橡胶柔性纺织复合材料进行5种偏轴角度的单轴拉伸实验,研究其单轴拉伸力学行为。针对石英纤维脆... 柔性纺织复合材料因具有柔韧性和可折展特性在变构型飞行器的应用中获得越来越多的关注,然而其力学性能仍有很大的不确定性。对石英纤维/硅橡胶柔性纺织复合材料进行5种偏轴角度的单轴拉伸实验,研究其单轴拉伸力学行为。针对石英纤维脆性强和硅橡胶涂层柔韧性强的特点,建立一种石英纤维/硅橡胶柔性复合材料的超弹性本构模型,将应变能密度函数解耦为经向、纬向的拉伸应变能密度函数以及将硅橡胶拉伸与纤维剪切耦合的应变能密度函数,基于单轴拉伸实验数据确定模型参数,与偏轴拉伸实验结果对比表明超弹性本构模型对面内拉伸行为预测误差小于3.88%。针对变构型飞行器中膜材柔性、可大变形的特点采用一种圆形膜材气压加载实验验证方法,可向柔性复合材料的膜面均匀施加载荷,并通过有限元软件Abaqus的用户子程序UANISOHYPER_INV实现所采用的超弹性本构模型,仿真数据与实验数据误差小于2.9%,表明所建立的超弹性本构模型对石英纤维/硅橡胶柔性复合材料的力学表征和数值仿真均具有良好的适用性。 展开更多
关键词 石英纤维 硅橡胶 柔性纺织复合材料 单轴拉伸 超弹性本构模型 气压加载实验 各向异性
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PBX模拟材料的蠕变性能及损伤模型
13
作者 黄翰哲 王克俭 +2 位作者 牛余雷 白腾蛟 赵天宇 《火炸药学报》 北大核心 2025年第10期944-951,I0003,共9页
为研究PBX的高温蠕变性能,制备了两种典型配方(含铝粉与否)的PBX模拟材料,采用万能试验机研究了加载应力、环境温度以及铝粉含量对PBX的压缩蠕变性能的影响;基于Burgers模型,加入损伤变量和塑性变量,建立了考虑损伤的黏弹塑性蠕变本构模... 为研究PBX的高温蠕变性能,制备了两种典型配方(含铝粉与否)的PBX模拟材料,采用万能试验机研究了加载应力、环境温度以及铝粉含量对PBX的压缩蠕变性能的影响;基于Burgers模型,加入损伤变量和塑性变量,建立了考虑损伤的黏弹塑性蠕变本构模型,并通过对不同加载应力、不同环境温度下的数据进行拟合,验证了本构模型的有效性。结果表明,PBX模拟材料的最大蠕变应变、稳态蠕变速率随加载应力和温度的增加而增大,随铝粉含量的提升而减少;加速蠕变起始时间随加载应力和温度的增加而缩短,随铝粉含量的提升而延长;与传统蠕变本构模型相比,所建立的考虑损伤的黏弹塑性模型对PBX全蠕变过程的预测能力明显提高;损伤变量的增长率随时间呈递增关系,在接近破坏时,增长率趋于无穷;应力与温度的增加会加速损伤演化,适量铝粉的加入,可以抑制损伤演化。 展开更多
关键词 物理化学 高聚物黏结炸药 PBX 模拟材料 压缩蠕变 蠕变性能 本构模型 损伤演化
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混杂纤维高强高延性水泥基复合材料弯曲性能及预测模型
14
作者 万思宇 苏三庆 +1 位作者 曹振 王照耀 《材料导报》 北大核心 2025年第23期66-75,共10页
高强高延性水泥基复合材料(HS-ECC)在土木工程领域具有广阔的应用前景,深入了解其弯曲性能是实现工程应用的前提。目前对聚乙烯纤维(PEF)与钢纤维(SF)混杂增强机理的研究相对较少,且缺乏有效的弯曲性能预测模型。鉴于此,本工作采用坍落... 高强高延性水泥基复合材料(HS-ECC)在土木工程领域具有广阔的应用前景,深入了解其弯曲性能是实现工程应用的前提。目前对聚乙烯纤维(PEF)与钢纤维(SF)混杂增强机理的研究相对较少,且缺乏有效的弯曲性能预测模型。鉴于此,本工作采用坍落度试验、抗压试验及四点弯曲试验,研究PEF-SF混杂纤维掺量及混杂比例对HS-ECC工作性能、抗压强度及弯曲性能的影响,并建立弯曲性能预测模型。研究结果表明,PEF与SF均会降低工作性能,且PEF的负面影响更为显著。SF对抗压强度和抗弯强度的增强作用更为突出,但增强效率随纤维掺量增加而下降。PEF与SF对峰值挠度均有一定提升作用,提高PEF掺量有利于增强变形能力,而SF掺量过高则会削弱挠曲硬化特征,影响弯曲性能。综合考虑强度、变形能力及成本,建议SF掺量不超过0.6%。基于细观分析,提出了HS-ECC单轴受拉/压本构模型,并建立了弯曲性能预测模型,该模型能较好地预测PEF-SF混杂HS-ECC的弯曲性能,为HS-ECC在实际工程中的应用提供了一定理论支持。 展开更多
关键词 高强高延性水泥基复合材料 混杂纤维 弯曲性能 本构模型 预测模型
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纤维增强聚脲动态力学性能试验与本构模型
15
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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聚丙烯纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸损伤本构模型研究 被引量：1
16
作者 贾毅 赵强 +3 位作者 韦朝宽 宋浩博 李唐伟 沈先桃 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第11期4061-4071,共11页
聚丙烯纤维增强水泥基复合材料(PP-ECC)是具有良好性能且成本低、应用前景广的延性材料。本文通过单轴拉伸试验,讨论不同纤维掺量对PP-ECC受拉力学性能(初裂应力应变、峰值应力应变、应力-应变关系曲线和弹性模量)的影响。根据单轴拉伸... 聚丙烯纤维增强水泥基复合材料(PP-ECC)是具有良好性能且成本低、应用前景广的延性材料。本文通过单轴拉伸试验,讨论不同纤维掺量对PP-ECC受拉力学性能(初裂应力应变、峰值应力应变、应力-应变关系曲线和弹性模量)的影响。根据单轴拉伸的试验结果,参考现有的工程水泥基复合材料(ECC)损伤本构模型和损伤理论,定义损伤因子,构建PP-ECC抗拉特征的损伤本构模型,并对损伤因子拟合函数进行改进,损伤因子的拟合函数选用了一元六次函数,利用Origin和Matlab程序辅助计算和识别损伤因子函数中的相关参数。经过优化的本构模型与试验结果的一致性更高,模型的精确度有了显著提升。 展开更多
关键词 工程水泥基复合材料 聚丙烯纤维 单轴拉伸 损伤因子 本构模型 应力-应变关系
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金属材料塑性本构模型建立研究进展 被引量：4
17
作者 夏天 高志玉 +2 位作者 赵斐 樊献金 高思达 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期23-35,共13页
本构模型反映了流变应力与应变、变形温度和应变速率的对应关系,在设备选型、有限元仿真计算等方面具有重要应用。综述了几种主要的本构模型建立方法,即经验型本构模型、物理型本构模型以及近年来被广泛使用的机器学习型本构模型。经验... 本构模型反映了流变应力与应变、变形温度和应变速率的对应关系,在设备选型、有限元仿真计算等方面具有重要应用。综述了几种主要的本构模型建立方法,即经验型本构模型、物理型本构模型以及近年来被广泛使用的机器学习型本构模型。经验型本构模型的建立过程简便,但其无法从微观层面解释材料变形的机理。相比之下,物理型本构模型的建立虽然复杂,但由于其包含了微观机制信息,预测精度优于经验型本构模型。机器学习型本构模型相较于前两种建模方法预测精度更高,建模方式更加简便。运用VOSviewer和CiteSpace文献计量软件对金属材料本构模型建模方法进行统计分析,得出相关领域国家、机构研究现况以及之间合作关系,分析表明中国对于金属材料本构模型领域研究最为活跃,采用机器学习进行本构建模的研究是近年来热点。并且随着人工智能技术的飞速发展,运用机器学习建立本构模型将是未来发展方向。 展开更多
关键词 金属材料 经验型本构模型 物理型本构模型 机器学习型本构模型 文献计量
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氢燃料电池密封复合材料的本构模型及密封结构优化
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作者 章易慎 张强 +2 位作者 何红 严瑞晨 李凡珠 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期174-177,共4页
氢燃料电池(PEMFC)是清洁和可再生能源的重要发展目标,其内部密封系统的可靠性设计直接影响了整个燃料电池的长期稳定运行。因此,设计并制备了满足PEMFC密封要求的含固、液2种类型三元乙丙橡胶的复合密封材料。基于该复合材料的制备,采... 氢燃料电池(PEMFC)是清洁和可再生能源的重要发展目标,其内部密封系统的可靠性设计直接影响了整个燃料电池的长期稳定运行。因此,设计并制备了满足PEMFC密封要求的含固、液2种类型三元乙丙橡胶的复合密封材料。基于该复合材料的制备,采用自主开发的软件筛选出3种高精度的超弹性本构方程。采用有限元方法计算构建的PEMFC单电池模型的接触压力,得到了更合理的Lambert-Diani-Rey超弹性本构模型。另外,提出了4种截面形状的密封结构,压力分布规律表明,圆角梯形截面密封结构具有明显优势。利用正交试验设计筛选出圆角梯形截面密封件底边长度与倒角尺寸分别为2.4 mm×0.9 mm,同时满足密封和最大平均接触应力要求。 展开更多
关键词 密封复合材料 超弹性本构模型 氢燃料电池 密封结构优化 正交实验
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浇注PBX替代材料的准静态压缩力学行为及本构模型标定
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作者 李思涵 王克俭 +2 位作者 牛余雷 黄翰哲 马梓煜 《含能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期397-407,共11页
为研究高聚物粘结炸药(PBX)的准静态压缩行为,对两种典型配方(含铝粉与否)的浇注PBX替代材料在不同应变率下进行单轴准静态压缩试验,并对其力学性能进行了对比分析。同时基于朱‑王‑唐(ZWT)模型提出一种新模型来描述材料的准静态压缩行为... 为研究高聚物粘结炸药(PBX)的准静态压缩行为,对两种典型配方(含铝粉与否)的浇注PBX替代材料在不同应变率下进行单轴准静态压缩试验,并对其力学性能进行了对比分析。同时基于朱‑王‑唐(ZWT)模型提出一种新模型来描述材料的准静态压缩行为,通过遗传算法获取本构模型参数,并使用Fortran语言在Abaqus有限元软件的用户材料子程序(UMAT)接口中进行本构模型的建立。结果表明:浇注PBX替代材料的准静态压缩过程可分为弹性压缩、应力衰减以及失稳破坏3个阶段;准静态压缩力学行为与应变率有明显的相关性,随着应变率的提高,材料的有效压缩应变基本不变,而压缩模量、屈服强度和压缩强度的对数与应变率对数近似呈现出线性关系;铝粉的加入使浇注PBX替代材料压缩模量、屈服强度和压缩强度均有所提升。新构建的本构模型能较好描述浇注PBX替代材料的准静态压缩行为,使用有限元软件对本构模型普适性进行验证,得到仿真计算结果与试验结果间可决系数R^(2)均大于0.98,吻合程度较高。 展开更多
关键词 浇注高聚物粘结炸药(PBX)替代材料 准静态压缩 本构模型 UMAT
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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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