結(jié)構(gòu)鋼韌性損傷模型研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)鋼是多相材料，且在成形加工工藝中，其內(nèi)部會(huì)留存一定量非金屬夾雜物。在加載變形過程中，微空洞會(huì)圍繞這些二相粒子和非金屬夾雜物萌生、擴(kuò)展、匯合，直至材料發(fā)生韌性損傷斷裂。韌性損傷對(duì)結(jié)構(gòu)鋼力學(xué)性能的劣化影響非常大，因此一直是固體力學(xué)和結(jié)構(gòu)工程研究的熱點(diǎn)。曾有許多研究工作者致力于建立結(jié)構(gòu)鋼韌性損傷宏觀、細(xì)觀模型，這些模型各有特點(diǎn)。本文共五章，分別從物理、幾何角度入手，建立三種結(jié)構(gòu)鋼韌性損傷模型。
　　 第一種是考慮材料硬化與韌性損傷

2、糯合作用的有限變形率本構(gòu)模型。該模型采用基于細(xì)觀機(jī)制的唯象方法，把韌性損傷作為物理缺陷，將其對(duì)材料力學(xué)性能的劣化影響體現(xiàn)在本構(gòu)方程中。創(chuàng)新之處在于模型中考慮了有限變形引起的幾何非線性影響，分別在初始構(gòu)形和即時(shí)構(gòu)形中定義應(yīng)力張量、應(yīng)變張量以及它們的增量和變化率，并分別在兩個(gè)構(gòu)形中引入考慮韌性損傷的屈服條件；其次模型中考慮了材料硬化與韌性損傷之間的線性耦合作用，將比自由能定義為彈性自由能、塑性耗散勢和彈塑性損傷耗散勢三部分之和，其中塑性損傷

3、耗散勢分別為兩個(gè)構(gòu)形中累積塑性變形和損傷度量的函數(shù)。模型推導(dǎo)過程遵循不可逆熱力學(xué)基本理論；狀態(tài)變量與內(nèi)變量滿足正交法則。其結(jié)果說明不能簡單將結(jié)構(gòu)鋼小變形韌性損傷本構(gòu)模型作形式上的推廣而得到有限變形情況下的韌性損傷本構(gòu)模型，有限變形引起的幾何非線性效應(yīng)并不能忽略。
　　 第二種是結(jié)構(gòu)鋼韌性損傷變形非協(xié)調(diào)模型。該模型從韌性損傷微觀實(shí)質(zhì)——幾何缺陷入手，考慮韌性損傷引起的變形非協(xié)調(diào)性，并將非協(xié)調(diào)的基本幾何法則與平衡方程、線性物理方程一

4、起得到以位移為未知量的平衡微分方程。本文分別由宏觀連續(xù)損傷變量和細(xì)觀幾何量定義擬塑性應(yīng)變張量描述結(jié)構(gòu)鋼內(nèi)部微結(jié)構(gòu)在變形過程中的變化，建立了不同情況的變形非協(xié)調(diào)模型，并通過算例來說明模型的應(yīng)用。結(jié)構(gòu)鋼韌性損傷變形非協(xié)調(diào)模型從幾何角度描述了韌性損傷對(duì)其力學(xué)性能的影響，是解決韌性損傷問題的一種新的嘗試，它顯著拓展了彈塑性模型的描述能第三種是結(jié)構(gòu)鋼韌性損傷幾何-拓?fù)淠Ｐ汀Ｔ撃Ｐ鸵詭缀蔚母淖優(yōu)橐暯?，?yīng)用幾何-拓?fù)涞姆椒ń⒔Y(jié)構(gòu)鋼韌性損傷微分流形，