本构方程

摘要： 采用Gleeble-2000D热模拟试验机对42CrMoA钢在900~1100°C以0.1~10.0 s^(-1)的应变速率进行了热压缩,以研究钢的动态再结晶行为。结果表明:42CrMoA钢在热压缩过程中发生了动态再结晶,并且在高温、低应变速率条件下更容易发生动态再结晶;采用电子背散射衍射技术检测了不同热压缩变形条件下再结晶晶粒的体积分数,以揭示热变形条件对再结晶晶粒体积分数的影响;利用加工硬化率求得了再结晶过程中的临界应变,并重新构建了临界应变与峰值应变之间的关系,即ε_(c)=0.39ε_(p);计算了动态再结晶激活能Q=279351 kJ/mol,并利用Sellars-McTegar双曲正弦函数模型构建了ε、σ和Q之间的本构方程以及Z参数方程,得知动态再结晶的峰值(临界)应力和峰值(临界)应变与Z参数呈线性关系;采用42CrMoA钢的σ-ε曲线构建了动态再结晶体积模型,且构建的动态再结晶本构方程能准确地描述42CrMoA钢的高温流变行为。

摘要： 采用MMS-100热力模拟机对Cu-Ni-Ti合金进行了温度为700~850°C、变形速率为0.01~10 s-1的等温压缩试验。研究表明,流变应力随应变程度增加快速上升至极限值后逐渐转变为平缓曲线,随温度增加而降低,随应变速率增加而上升。基于应力与变形速率和应变温度之间的关系,构建了Cu-Ni-Ti合金的本构方程和热加工图。得到了Cu-Ni-Ti合金较优热加工工艺:温度为840~850°C,应变速率为0.1~1 s^(-1)。较优工艺条件下,组织为动态回复、再结晶的晶粒,失稳区组织多为细长的纤维组织。

摘要： 针对多个弹性元件和黏性元件以任意连接方式组成的线性黏弹性模型,本文探究了其本构方程的通用矩阵形式表述。首先将研究问题扩展为由Maxwell基本单元构成的标准模型,然后转化为有向图,根据独立路径和闭包围的形式表征出基本应力方程和应变方程,进一步推导得到了任意线性黏弹性模型的微分型本构方程的一般矩阵形式。论文最后总结并建立了一套适合计算机编程的固定范式,利用Python编程实现了该算法、获得了一些数值计算结果。

摘要： 目的揭示新型高强韧钛合金Ti-6Cr-5Mo-5V-4Al(Ti6554)在710~910°C和0.001~10 s^(-1)条件下的热变形行为、热加工图和微观组织演化机制。方法基于Gleeble-3800D热模拟试验和金相观察,基于实测数据拟合Arrhenius型全应变本构模型。结果建立了本构模型σ=0.0045ln{(Z/4.66×4.66×10^(12))^(1/3.76)+[(Z/4.66×10^(12))^(2/3.76)+1]^(1/2)};建立了应变为0.1~0.9的热加工图;Ti6554钛合金在温度高于850°C、应变速率低于0.1 s^(-1)和应变大于0.6的条件下,会发生明显的动态再结晶现象。结论预测流动应力值与实验值的最大误差为10%,为制定Ti6554钛合金锻件热加工工艺提供了理论依据。

摘要： 目的基于电辅助压缩试验,建立Ti6554钛合金的电辅助压缩本构模型,并对本构模型进行验证。方法针对Ti6554钛合金材料,在一定脉冲电流参数(电流密度为40、32、24 A/mm^(2),频率为1、5、10 Hz,占空比为0.7、0.5、0.3)以及应变速率为0.002、0.005、0.01 s^(-1)、下压量为50%的条件下,进行电辅助压缩试验,并基于唯象和物理机制,建立电辅助压缩的本构模型,采用回归拟合的方法确定本构模型参数,得到具体方程,并基于电辅助压缩试验的应力–应变曲线,分析脉冲电流参数对应力–应变的影响规律。结果将电辅助压缩试验测得的试验值与本构模型得到的预测值进行相对误差分析,得到最大相对误差小于7%。结论采用回归拟合的方法建立的本构模型相对误差较小,能够准确预测材料在不同脉冲电流参数下的流动应力。

摘要： 通过以再生骨料作为微生物载体制备自修复再生混凝土,采用控制变量法设计24个试件进行单轴受压加载试验,通过试验测得其单轴受压应力-应变曲线。试验结果表明,随着修复时间的不断增加,自修复再生混凝土的峰值应力、峰值应变和弹性模量均有一定程度的增加。采用单轴受压本构方程进行拟合,上半段曲线采用三次多项式拟合,下半段曲线采用有理分式拟合,拟合结果合理,匹配度高。

摘要： 研究Cr元素对新开发的ECO-7175合金热变形行为的影响。采用Gleeble热模拟机对含Cr和不含Cr的ECO-7175样品进行热压(温度为350~500°C、应变速率为0.001~1 s^(−1)),研究合金的本构方程、加工图和显微组织演变。对变形激活能的分析表明,含Cr合金中速率控制变形机制由Al的自扩散(或Al中Mg的扩散)逐渐转变为Al中Cr的扩散,且Zener−Hollomon参数减小。对含Cr合金的加工图的分析表明,动态再结晶(DRX)区局限于高温和低应变速率下的变形,且随着应变的增加而扩大。另一方面,发现Al的自扩散(或Al中Mg的扩散)是无铬合金在所有加工条件下热变形过程中唯一的速率控制机制,其DRX区与塑性应变无关。

摘要： 记忆元件作为新型电路元件,其特殊的记忆特性引起了科研人员的广泛关注.从记忆元件的本构方程出发,推导出了记忆元件之间的转换关系,仿真实现了三种分数阶记忆元件之间的相互转换.仿真实验结果验证了分数阶记忆元件之间相互转换关系式的正确性.同时,也详细分析了分数阶阶次对记忆元件影响的规律.

摘要： 为了对岩石损伤本构方程有更深入的研究,基于D_P准则和岩石微元强度服从Weibull分布的概念,经过详细的推导,得出了本构方程的表达式。在此基础上,基于材料存在应变阈值的事实,结合岩石全应力-应变曲线,对本构方程做了分段处理。提出了两种求取分布参数的方法,并进行了修正。研究表明:基于应变阈值的本构方程与曲线的拟合更加接近实际情况,分布参数的两种求取方法分别侧重于试验和计算,与围压拟合从而对参数进行修正,提高了本构方程的普遍性。

摘要： 为了揭示高温后方钢管与再生混凝土的界面黏结性能,以最高经历温度(T)、再生粗骨料取代率(γ)为变化参数,设计并完成了20个试件高温后的推出试验.通过试验观察了试件的受力破坏过程及形态,获取了试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线,分析了各变化参数对界面黏结性能及界面损伤发展过程的影响规律,并提出了相应的黏结强度的计算公式及黏结滑移本构方程.结果表明:试件加载端和自由端的荷载-滑移曲线形态基本一致,但加载端的初始滑移发生相对更早,曲线形态可以分为T≤200°C和T≥400°C两类;界面黏结性能整体上相比方钢管普通混凝土较差(相应的黏结性能平均差距范围约为3.10%~19.05%);随着经历温度的升高,黏结强度及黏结抗剪刚度先减小后增大,界面耗能能力则逐渐增大;随着再生粗骨料取代率的提高,黏结强度逐渐减小,而黏结抗剪刚度和界面耗能能力则均呈现先增大后减小再小幅恢复的变化趋势;界面初始黏结损伤的发生在T=600°C时明显推迟,并随再生粗骨料取代率的提高表现出逐渐提早的趋势,而T≤400°C时经历温度及再生粗骨料取代率对其影响均不大;黏结损伤发展速度随经历温度和再生粗骨料取代率的升高呈现先增大后减小的变化趋势.

摘要： 采用Gleeble-1500D热/力模拟实验机,在变形温度为800～1050°C,应变速率为0.01～5s-1的条件下,对TA10钛合金的流变应力行为进行了研究.通过双曲正弦型关系建立了适用于TA10钛合金热变形的本构方程,并对本构方程进行了验证.结果表明:TA10钛合金对温度及应变速率的变化极为敏感,其流变应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;在实验过程中,出现了动态回复和动态再结晶两种软化机制.在低应变速率下,相变点以下软化机制以动态再结晶为主,相变点以上软化机制以动态回复为主;求出了TA10钛合金的变形激活能,所建本构方程较好的表征了其高温流变特性.

摘要： 在变形温度为250～400°C,应变速率为0.002～～1s-1条件下,采用Gleeble-1500D热模拟机对Mg-9Li-4Al-1Y稀土镁合金进行热压缩试验,研究其变形行为,利用双曲正弦关系描述该合金的本构方程.分析了该合金在高温变形时的流变应力,变形速率及变形温度之间的关系,计算了应变激活能和应力指数,并研究了热压缩过程中组织变化.结果表明:该合金的高温流动应力-应变曲线表现出动态回复和动态再结晶特征:流动应力随着变形温度升高而降低,随应变速率增大而增大;该合金流变应力本构模型为(ε)=7.53×108[sinh(0.03357σ)]4.45755exp(-125.05×103/RT);动态再结晶过程更优先发生在β相,且更充分,而α相可作为硬质点相,促进再结晶形核.

摘要： HTCR即高通量连铸连轧工艺,本文通过采用Gleeble-1500D热模拟机对HTCR5754铝合金进行热压缩,研究了该合金在应变速率为0.1～10S-1、变形温度为150～450°C条件下的流变应力行为.结果表明,高通量连铸连轧5754铝合金在变形初期,流变应力随着应变的增加而迅速增加,到一定值后,流变应力的增加速度下降并逐渐趋于稳定;通过对获得的流变应力曲线进行线性回归分析,计算得到了高通量连铸连轧5754铝合金高温条件下的流变应力本构方程.

摘要： 心脏二尖瓣是复杂的人体结构,主要包括瓣膜环,前叶,后叶,乳头肌,以及连接叶片与乳头肌的腱索.腱索力学性能对于二尖瓣功能的正常发挥起着关键作用:腱索辅助维持心动过程中叶片的开合,从而实现周身供血并防止血液回流,而病变或老化的腱索如果发生断裂则会造成二尖瓣功能不全,从而导致心脏疾病.本研究通过对猪心脏腱索进行离体拉伸实验,分析其生物力学特性,构建基于二尖瓣腱索材料各向异性的非线性组织力学模型,为后续利用有限元进行动态模拟提供理论基础,并以期对心脏瓣膜疾病临床研究及人工瓣膜的设计起到指导作用.

摘要： 利用基本元件模型通过串并联组合,建立多种蠕变黏弹性模型,有Hooke-Kelvin(H-K)模型、H-K-K模型、Maxwell-Kelvin(M-K)模型等,求解其本构方程及蠕变函数,理论上分析了模型的蠕变应变、蠕变应变速度、蠕变应变加速度的变化规律,探索了不同蠕变黏弹性模型的适用条件.运用最小二乘原理,建立了各模型参数的确定方法.开展了玻璃纤维增强塑料单向板在应力水平为30％的恒定荷载下的蠕变行为实验,并比较了实验数据的不同模型的拟合效果.研究表明H-K-K模型拟合曲线与实测曲线吻合较好,说明了该模型适合描述玻璃纤维增强塑料单向板在低应力下的黏弹性特征.

摘要： 以采用卧式挤压方式生产的铝合金多孔微通道扁管为研究对象,基于原材料合金高温热压缩试验结果,建立出扁管用铝合金高温变形的物理解析模型;通过对制造过程中不同环节扁管的室温单向拉伸力学试验和耐压爆破试验,总结出扁管的力学性能变化规律;基于单向拉伸试验中获取的应力应变数据,采用非线性拟合方法建立出不同环节扁管材料的本构方程;结合扁管生产工艺,讨论了扁管在制造过程中的力学性能变化机理.

摘要： 通过再生混凝土梁式试验,得到了不同钢筋锈蚀率下再生混凝土与钢筋的平均黏结应力-滑移曲线,分析了钢筋锈蚀率对不同直径钢筋与再生混凝土之间黏结滑移性能的影响.研究结果表明:钢筋锈蚀率为0％和1％时,试验梁发生劈裂破坏;锈蚀率为9％时,发生钢筋拔出破坏;锈蚀率为3％和6％时,试件钢筋拔出和混凝土劈裂破坏共同发生;锈蚀钢筋与再生混凝土间黏结应力随钢筋锈蚀率的增加而先增大后减小,锈蚀率为1％时黏结应力为最大;锈蚀率为0％和1％时,黏结应力峰值集中在加载端附近,随锈蚀率增大,黏结应力峰值靠近自由端;随锈蚀率的增加,滑移增幅变大;依据试验结果,拟合了黏结应力沿锚固区分布规律的位置函数,结合平均黏结应力-滑移本构方程,建立了可反映不同位置锈蚀钢筋再生混凝土黏结滑移的本构方程.

摘要： 2219铝合金是Al-Cu-Mn系高强铝合金,具有较高的室温强度及高温性能与焊接性能,广泛应用于航空航天工业中.为探究2219铝合金的蠕变时效行为,建立2219铝合金的蠕变时效本构方程,通过对2219铝合金进行蠕变时效试验,材料屈服强度测试,透射电镜试验及相关分析方法,对2219铝合金在不同工艺条件下蠕变时效行为进行研究,得出其蠕变时效演变规律.利用MATLAB软件粒子群算法(PSO),基于2219铝合金蠕变时效试验数据,建立了基于成形成性耦合作用机理的高强铝合金统一蠕变时效本构方程.

摘要： 本文以元素粉末冶金法制备的Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.3B合金为研究对象,通过Gleeble-3500的高温热压缩试验,研究材料的热压缩变形规律及其组织演变.利用双曲正弦函数方程拟合了热压缩变形的本构方程,其变形激活能Q=410.376kJ/mol,应力指数n=3.13.高温变形机制是以α2/γ层片晶团扭折、弯曲、破碎和动态再结晶为主,B2相发生流变、细小γ相的动态再结晶协调为辅的变形过程,块状B2相和细小γ相的存在,有利于协调合金α2/γ层片变形.

摘要： 本文对2524铝合金蠕变试样进行了温度为190°C,试验应力水平为140、180和210MPa下不同时效时间的单轴拉伸蠕变时效实验,探究了试验应力和时效时间对2524铝合金蠕变行为与屈服强度的影响;本文提出了一种针对时效过程材料蠕变行为描述的新方法,并与经典蠕变本构模型进行对比分析,比较不同蠕变本构模型描述2524合金蠕变时效行为的适用性.拟合结果表明,本文提出的新方法能更好地描述2524铝合金在190°C下不同试验应力水平下的蠕变行为.

摘要： 本发明涉及一种JH‑2本构完整强度方程参数的优化方法，属于脆性材料力学性能表征技术领域。所述方法首先基于雨贡纽条件下的等效应力、准静态压缩强度和准静态抗拉强度计算获取了最大拉伸静水压的取值范围，之后在此范围内基于准静态压缩强度和动态压缩强度获取了应变率敏感系数的下限值，并基于雨贡纽条件下的等效应力和准静态压缩强度获取了应变率敏感系数的上限值；然后在最大拉伸静水压和应变率敏感系数的取值范围获取了完整强度参数和完整强度指数；最后从多组对所述参数获得最优参数。所述方法综合考虑了方程中各参数之间的相关性，降低了参数获取计算误差，提升了参数优化的可操作性。

摘要： 本发明涉及一种JH‑2本构完整强度方程参数的优化方法，属于脆性材料力学性能表征技术领域。所述方法首先基于雨贡纽条件下的等效应力、准静态压缩强度和准静态抗拉强度计算获取了最大拉伸静水压的取值范围，之后在此范围内基于准静态压缩强度和动态压缩强度获取了应变率敏感系数的下限值，并基于雨贡纽条件下的等效应力和准静态压缩强度获取了应变率敏感系数的上限值；然后在最大拉伸静水压和应变率敏感系数的取值范围获取了完整强度参数和完整强度指数；最后从多组对所述参数获得最优参数。所述方法综合考虑了方程中各参数之间的相关性，降低了参数获取计算误差，提升了参数优化的可操作性。

摘要： 本发明提供了一种基于正交铣削实验的金属材料J‑C本构方程获取方法，对待测金属材料制成的工件进行侧刃正交铣削或底刃正交铣削，获取所述多个不同的铣削参数对应的加工历程中预设时刻的进给力F

摘要： 本发明公开了一种金属材料稳态蠕变速率本构方程的可靠性评价方法，包括以下步骤：获取材料的稳态蠕变速率拟合方程、检查预测等温线的真实性（PAT’‑1）、检验拟合数据的有效性（PAT’‑2）、检验外推数据的可重复性及稳定性（PAT’‑3）、确认材料稳态蠕变本构方程和外推范围。本发明结合统计方法及蠕变规律，从预测等温线的真实性、模型预测的有效性、外推结果的可重复性及稳定性等三个方面评估材料稳态蠕变速率拟合方程的准确性、可靠性及稳态蠕变速率变化趋势的合理性，提高了稳态蠕变本构方程计算结果的可信度，有助于深入了解在不同实验条件下材料稳态蠕变速率的变化规律，对构件的可靠性优化、材料选型设计具有重要的研究意义。

摘要： 本发明公开的一种用于复合材料本构方程参数确定的多目标优化方法，材料力学性能表征、机械制造和数值分析领域。本发明以复合材料准静态和动态力学测试数据为拟合对象反向进行本构方程参数确定；本构方程的参数的多目标确定方法通过准静态力学本构方程和动态力学本构方程分别拟合准静态和动态力学测试数据，确定不同应变率和温度载荷下的关于测量误差的加权因子，在总体水平上基于卡方误差准则考虑加权测量误差通过Levenberg‑Nielsen算法最小化所有载荷工况下测试数据与本构方程值的累计误差，实现本构参数确定的多目标反向优化，得到本构方程所有参数。本发明能够提高本构方程参数确定方法精度、降低工序繁杂度，且提高预测的准确性和可靠度。

摘要： 本发明公开了基于二元介质模型的礁灰岩本构方程的构建方法，包括以下内容：将描述礁灰岩内部的介质分成胶结元和摩擦元，基于均匀化理论，通过破损率由均匀化方法得到单元体的应力应变关系，该单元体的应力应变的表达式分别由胶结元和摩擦元的应力和应变表示。胶结元的应力应变关系假定为多孔弹性的，由固体基质以及孔隙组成，胶结的作用由弹性参数的取值进行反应，由初始加载段的应力应变进行参数确定。摩擦元是弹塑性的，然后通过均匀化方法得到细观尺度上的弹性参数以及塑性的应力应变表达式。本发明方法建立了细观到宏观地描述礁灰岩单向加载直到破坏全过程的本构方程，实现全面而详细地了解礁灰岩的力学特性，描述礁灰岩的应变软化现象。

摘要： 本发明提供一种用于确定材料VOCE本构方程系数的新方法，步骤1：获取材料的拉伸曲线；步骤2：通过VOCE本构方程对试验测得的拉伸曲线进行转换，以ln(1‑σ/σ0)为纵轴，ε为横轴，绘制新曲线；步骤3：将每一个σ0值对应的新曲线均拟合为二项式：步骤4：绘制二次项系数与σ0值之间的关系曲线；步骤5：在二次项系数等于零的点周围逐步缩小σ0间隔，二次曲线转化为直线；步骤6：通过最小二乘法，得到VOCE本构方程中的N和ln(M)。本发明不再使用传统方法，而是采用一种全新的方法，确定VOCE本构方程的待定系数。该方法不再将σ0近似为抗拉强度，而是通过数学的方法求出，从而可以最大限度地避免误差。

摘要： 本发明涉及一种考虑晶格长度的金属材料本构方程拟合方法，该方法包括以下步骤：⑴设定金属材料晶格长度本构方程；⑵获取具有不同晶格长度金属材料的真实应力—应变数据；⑶确定在参考晶格长度下所述步骤⑴中本构方程的线性表达式；⑷拟合所述步骤⑶中本构方程的线性表达式中斜率和截距的数值，即应变强化指数n和硬化系数的自然对数值lnB，并通过指数运算得到硬化系数B的数值；⑸拟合在非参考晶格长度下所述步骤⑴中本构方程的晶格长度敏感系数C1：⑹判定所构建本构方程的拟合精度。本发明方法简单、易于实现，解决了现有金属材料本构模型中缺少考虑微观晶格长度的问题，可为金属材料在变形、接触、切削、摩擦等领域的研究提供依据。

摘要： 本发明公开了一种基于本构方程自动化构建和参数提取的跨尺度方法和装置。本发明首先通过使用第一性原理和连续介质耦合的并行跨尺度方法，计算了不同厚度的纳米薄膜材料在不同电荷下的应变情况，得到了电极面内应变随电荷密度和薄膜厚度的变化规律数据；拟合得到了纳米薄膜材料的表面本征应力和表面杨氏模量，给出了表面本征应变和表面电荷密度的数学关系式；随后撰写了利用ABAQUS与PYTHON的二次开发实现了不同表面电荷密度下纳米多孔材料电化学致动响应的数值模拟。本发明通过跨尺度计算推动了纳米多孔薄膜材料连续电化学致动现象的宏观模拟，为电化学致动性能的优化提供基础。

摘要： 一种喷射成形7055铝合金热塑性变形过程本构方程及微观组织演变模型的建立方法，对材料进行测试，根据热变形过程中的位错密度与应变关系公式和泰勒公式推导出动态回复阶段的流动应力本构关系基本模型，将数据代入到公式中以得到各待定参数即lnZ的数值，步骤四根据ST对应力函数进行分段，得到最终的本构方程；本发明的有益效果为：将喷射成形高强铝合金7055的宏观流变行为与热变形过程中的硬化及软化物理机制相结合，根据微观组织实验分析确定了动态再结晶发生的临界热力学阈值，提出了新的描述材料复杂流变行为的模型，较好解决了该材料动态再结晶条件性发生、再结晶不完全的难题，为该材料的热变形过程流动变形及组织转变行为的预测及控制创造了条件。