一、金属材料在高应变率下的热粘塑性本构模型（论文文献综述）
程先强[1]（2020）在《切削参数对IN718合金J-C本构系数的影响分析及优化方法研究》文中研究说明在切削加工有限元仿真中广泛使用Johnson-Cook（J-C）本构模型描述材料的塑性应力应变行为。J-C本构模型是通过5个系数（A、B、n、C和m）反映应力与应变（ε）,应变率（（?））和温度（T）之间的关系。针对目前J-C模型系数在切削仿真应用中存在的不足,本论文通过应用在低-高切削条件下IN718合金的J-C本构系数对车削仿真结果的影响规律,形成适用性较好的优化方法,解决在大范围切削参数下难以确定J-C模型系数的问题。在此基础上建立了切削参数对J-C模型系数的影响关系模型,用于揭示切削参数对J-C本构系数存在影响关系,为提高切削仿真准确度提供新的解决途径。本文的研究内容具体包含以下四个方面:1.开展了IN718合金J-C本构模型的基础分析。通过对J-C模型中参数的调整,获得5个系数对流动应力曲线的影响分析和IN718合金的动态力学性能描述,这些结论为接下来的研究内容奠定基础。基于文献综述总结出了目前J-C本构模型在切削仿真应用中存在系数难以确定和受切削参数影响的问题。2.建立并验证了高速切削仿真模型。建立了准确描述IN718合金高速切削的三维有限元车削仿真模型,通过车削实验与仿真结果中残余应力和切屑厚度的对比,实现对高速切削仿真模型可靠性的验证。3.基于仿真结果影响分析的J-C模型系数优化方法。通过对L18（2×36）混合正交试验的方差分析实现了在低-高切削条件下J-C模型中5个系数对切削力、切削热、残余应力分布和切屑形态的敏感性分析和影响趋势分析。结果表明J-C模型中材料的屈服强度A、应变硬化指数n和热软化系数m对残余应力和切屑厚度的影响更为显着,且随着切削参数的提高,各个系数对仿真结果的影响会发生显着的改变。根据J-C模型系数对仿真结果的影响分析,形成一种通用的优化方法,解决低-高切削条件下难以确定和改进J-C模型系数的问题,极大地降低了切削仿真预测的误差。4.建立了切削参数对J-C模型系数的影响关系模型。根据上述优化结果,结合相关金属切削理论,建立了切削参数对J-C本构模型系数的影响关系模型,用于揭示切削参数对J-C本构模型系数存在影响关系。在对仿真结果敏感性分析的基础上,通过逆向识别方法确定出低-高切削参数下各自最优的J-C模型系数,实现对上述关系模型的验证。结果证明了切削条件对J-C模型系数存在影响关系,不同的切削条件应采用与之对应的J-C模型系数进行切削仿真。
邢睿思[2]（2020）在《压水堆一回路主管道材料316L/316LN不锈钢的多轴循环变形及其本构描述》文中研究说明压水堆（PWR）一回路管道是核电站的重要屏障。一回路的大直径主管道主要负责制冷剂的循环流动。管线的设计温度为594K以上,设计压力17.1MPa。目前,第三代核电站AP1000主管道设计主要采用锻造奥氏体不锈钢316L以及316LN,由于受到电厂启停时的热瞬态、热分层、热冲击、湍流渗入和热循环的影响,管线复杂热载荷效应非常明显。基于此,对于材料在复杂载荷条件下的循环变形行为和本构模型描述的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文对PWR一回路主管道材料316L和316LN奥氏体不锈钢在室温和高温下的单轴、多轴循环塑性行为进行了一系列试验研究,结果发现:（1）316L奥氏体不锈钢在室温应变循环加载条件下,呈现先循环硬化后循环软化的现象,同时在非比例路径加载条件下,呈现明显的非比例附加强化现象;（2）316L奥氏体不锈钢室温下的循环软化行为受加载历史影响呈现记忆非比例软化现象,当循环载荷从非比例路径切换至单轴路径时,材料立刻呈现循环软化行为,而非比例加载历史中非比例度越大,软化速率越快,软化程度越大。同时,当路径从单轴路径切换回非比例路径后,软化呈现部分恢复的现象即软化引起的应力水平降低的程度大于后续循环强化被削弱的程度;（3）316LN奥氏体不锈钢在室温下应力响应与应变加载速率呈现明显的正相关,而随着温度的提升应变率对应力响应的影响越来越不明显;（4）316LN奥氏体不锈钢在293-823K温度范围内单轴应变循环加载条件下,呈现明显的循环硬化行为,且随着温度的提高材料的循环硬化程度也越显着,而无论是文献还是试验数据都表明,高温条件下动态应变时效（DSA）会导致材料高温条件下更加显着的循环硬化行为。（5）316LN奥氏体不锈钢在293-823K温度范围内单轴非对称应力控制加载条件下,呈现出棘轮应变累积的现象,室温条件应变累积现象较为显着,而随着温度的提高棘轮行为呈现快速安定的特征,而这与材料高温动态应变时效作用密不可分;（6）316LN奥氏体不锈钢在293-823K温度范围内多轴非对称应力控制加载条件下,呈现出棘轮应变累积的现象,室温条件应变累积现象较为显着,而随着温度的提高棘轮行为呈现快速安定的特征,同时多轴路径下棘轮应变累积水平显着低于相同载荷水平单轴路径下棘轮应变累积水平;（7）316LN奥氏体不锈钢在623K温度下热老化500-30000小时之后,材料室温和高温力学性能下降明显,具体表现为屈服应力下降、抗拉强度下降,循环硬化水平降低。通过OM、SEM和EBSD分析表明,长时间热老化后材料晶粒尺寸增加,析出相增加,同时孪晶界减少。在这些因素的综合作用下材料力学性能呈现下降的特征。本文基于以上试验结果,对316L以及316LN的循环塑性行为进行了宏观本构描述:（1）基于Ohno Wang随动强化准则和Marquis各向同性强化准则,引入记忆非比例度和部分可恢复软化项用以修正原有的循环粘塑性本构模型,使得新模型能够准确地描述材料室温环境下单轴、多轴以及交变载荷路径下材料的循环行为;（2）基于Ohno-Wang随动强化准则,在动态恢复项中引入硬化指数修正项用以描述材料高温环境下DSA效应,更为准确地描述材料高温环境下棘轮行为;（3）通过CJK随动强化准则中的多轴参数,提出了可以描述不同温度下多轴棘轮行为的粘塑性循环本构模型,更为准确地描述材料多轴棘轮行为;（4）基于Ohno-Wang随动强化准则,在动态恢复项中引入老化修正项用以准确地描述材料热老化状态下材料的循环行为。
童心[3]（2020）在《动态载荷下复合固体推进剂的热力耦合特性》文中研究说明复合固体推进剂在航天和兵器领域的应用越来越广泛,经常受到不同形式的动态载荷,其中较重要的有冲击载荷和循环载荷。复合推进剂在动态加载下不仅表现出非线性力学特性,还会出现自热效应,宏观表现为自身温度的升高。由于复合推进剂的力学行为对温度高度敏感,因而其温升又反过来影响其力学行为,说明复合推进剂在动态载荷加载下存在显着的热力耦合特性。为了研究复合推进剂的热力耦合特性,进行了系统的实验与理论分析,主要内容如下:（1）针对复合推进剂在冲击载荷下的热耗散,利用SHPB（Split Hopkinson Pressure Bar）实验技术和红外辐射瞬态测温技术获取了冲击载荷下复合推进剂力学响应和表面温度的演化规律。复合推进剂在冲击载荷下的应力-应变关系呈现出率相关、大变形的粘-超弹性质,同时伴随着自身温度的升高。复合推进剂在高应变率变形下,几乎所有的机械耗散能都转化为热能（自热效应）。为了描述复合推进剂高应变率力学性能,将朱-王-唐非线性粘弹性本构模型与Mooney-Rivlin超弹性本构模型相结合,构建了等温粘-超弹性本构模型。为了考虑自热效应,通过引入热软化函数对原有模型进行了修正,建立了复合推进剂的一维高应变率热粘-超弹性本构模型,较好地描述了冲击载荷下复合推进剂的自热效应对力学响应的影响。（2）进行了复合推进剂应变控制模式下的疲劳试验,同时为获取推进剂在疲劳加载下的温度场,借助非接触式测温装置实时采集了推进剂试件的表面温度。结果显示:由于基体的粘性,复合推进剂在动态加载下会出现自热效应,表现为其自身温度的升高。在高频高应变幅加载下,通过高分辨率红外热成像装置的实时监测,复合推进剂的局部温升最高可达80°C。疲劳加载下的自热效应促进了复合推进剂的疲劳损伤进程,削弱了复合推进剂的力学性能,具体表现为动态模量随疲劳加载次数的衰减。（3）采用“固有耗散”概念,并利用复合推进剂疲劳温升的演化规律,顺利地获取了复合推进剂的疲劳极限。根据热力学基本原理,建立了复合推进剂疲劳过程中的能量平衡方程。通过测量耗散率得到了复合推进剂疲劳中的能量存储率（储能率）,储能率反映了复合推进剂疲劳中的累积损伤,可作为快速预测疲劳寿命的指标。该方法与传统力学手段相比,可极大地提高工作效率,并具有较高的精度。（4）通过不可逆热力学、连续介质力学的基本定律和热流变简单材料的时间-温度等效原理,推导了线性粘弹性本构模型和线性热粘弹性本构模型。在Schapery本构模型的基础上,通过引入非线性函数的方法构建了非线性粘弹性本构模型,该模型考虑了自热效应与变形之间的耦合作用。本构模型体现了变形历史中的最大von Mises等效应力对非线性力学行为的影响,具有形式简洁、参数较少等特点。推导了非线性热粘弹性本构模型的数值算法,编写了基于Abaqus软件的用户子程序UMAT和UMATHT,经完整测试后成功地描述了复合推进剂在不同加载模式下的非线性力学行为和自热效应,通过应力场与温度场的耦合分析,验证了本构模型的预测能力。本研究加深了对动态载荷下复合推进剂的热力耦合特性的认识,为固体火箭发动机的装药设计、勤务处理等提供了重要的理论依据,具有一定的工程应用意义。
吴春波[4]（2020）在《环氧树脂不同温度下动态力学行为及本构模型研究》文中研究指明复合材料在航空航天领域的应用越来越广,例如复合材料件在航空发动机和飞机结构中的占比日益增多,伴随而来问题就是复合材料结构能否经得住飞机运行中的复杂载荷,如鸟和冰雹撞击带来的冲击载荷。掌握复合材料基体的动态力学行为对于研究复合材料的冲击响应意义重大,因此本文针对航空航天结构中聚合物基复合材料常用的TDE86环氧树脂的动态力学性能以及本构模型开展研究,主要包括以下三方面的内容:1)开展了TDE86环氧树脂在4种温度、3种应变率下的准静态压缩试验,获得了环氧树脂在准静态压缩下的应力应变曲线,分析了温度和应变率对材料准静态压缩力学性能的影响。结果表明:环氧树脂的弹性模量、屈服应力和屈服应变随着应变率的增大而增大,随着温度的提高而发生较为明显的减小。2)利用霍普金森压杆装置开展了TDE86环氧树脂动态压缩试验,获得了材料动态压缩应力应变曲线,分析了温度和应变率对材料动态压缩力学性能的影响。结果表明:环氧树脂动态应力应变曲线分为四个阶段,分别为初始弹性段、屈服、应变软化和卸载;高应变率下屈服应变和应变率没有明显的关系,且屈服应变整体上比低应变率时小。屈服应力随着应变率数值的增大而线性增大。相同应变率下,屈服应力随着温度的升高而减小,屈服应变不随着温度单调变化。3)利用准静态和动态压缩应力应变曲线拟合了4种温度下的朱-王-唐（ZWT）本构方程的参数,并使用Fortran语言编写了ZWT本构模型的ABAQUS用户子程序VUMAT。然后在ABAQUS软件中建立SHPB有限元模型并开展计算,通过将仿真得到的应力应变曲线与试验对比,验证了用户子程序VUMAT的有效性。总得来说,本文开展了TDE86环氧树脂的准静态和动态压缩试验,并基于自编的ZWT本构模型的VUMAT进行了动态压缩数值仿真,对于进一步研究TDE86环氧树脂在航空航天领域的应用具有重要的意义。
李朝辉[5]（2020）在《滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的动态特性研究》文中提出滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程是影响现代化火炮压制效果和毁伤能力的重要因素,该过程具有非线性、高瞬态、强载荷、材料大变形与损伤失效等特点,利用经典理论的解析模型描述其本质的效果欠佳,难以满足现代化火炮发展的要求,亟需对滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的动态特性进行深入研究。本文以滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程为研究对象,采用试验研究与理论分析、数值模拟相结合的研究方法,建立能够描述塑料弹带材料力学行为特征的本构模型,利用Fortran语言和ABAQUS二次开发平台编写塑料弹带材料子程序,建立滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的有限元动力学模型,得到了滑动式塑料弹带结构参数对膛内减旋过程的影响规律。主要工作如下:（1）设计了塑料弹带材料的力学性能试验方案,开展了力学性能试验研究。设计不同应变率下的试验方案,利用材料万能试验机和霍普金森压杆（SHPB）装置对塑料弹带材料进行多种应变率下的拉伸、压缩、复合压剪和SHPB试验,获取塑料弹带材料在不同应变率下的应力应变曲线。通过试验结果获取塑料弹带材料的弹性模量、屈服强度等参数。试验结果表明,塑料弹带材料的力学行为具有明显的应变率敏感性,其屈服强度随着应变率的增加而增大。（2）建立了塑料弹带材料的本构模型,编写材料子程序,通过有限元数值模拟验证本构模型的正确性。基于Farrokh提出的屈服模型,引入非线性各向同性硬化模型,将累积等效塑性应变作为塑性内变量,建立了一种能够描述塑料弹带材料不同应变率下力学行为的本构模型,并根据塑料弹带材料力学性能试验结果拟合本构模型中的材料参数。基于弹性模量张量的应力补偿更新算法,利用Fortran语言编写材料子程序VUMAT,建立了塑料弹带材料力学性能试验的有限元分析模型,数值模拟了不同应变率下材料试样的拉伸和压缩力学响应。结果表明,数值模拟与试验结果吻合良好,验证了所建立本构模型的正确性。（3）对滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋运动进行物理过程与力学分析。基于经典的理论模型,对滑动式塑料弹带制导炮弹膛内运动过程的主要受力进行分析,研究了弹带挤进阻力、导转侧力的计算模型,以及弹带挤进过程的理论计算模型。归纳了滑动式塑料弹带结构与弹带槽的两种作用形式,给出了第二种作用方式下滑动弹带和制导炮弹弹体的转速方程,为滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程分析提供理论基础。（4）采用数值模拟方法研究获得了滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的动态特性。结合建立的塑料弹带材料的本构模型子程序,利用ABAQUS软件建立了滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的有限元动力学模型,进行数值模拟分析,得到了滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的动力学响应;分析了滑动式塑料弹带的刻槽形成过程,明晰了制导炮弹弹体在膛内运动过程中动力学响应;获取了减旋过程中的滑动式塑料弹带和制导炮弹弹体的转速变化曲线,与理论解析模型计算结果进行对比分析,明晰了膛内减旋过程中转速的变化规律;通过不同的滑动环与弹带槽间摩擦系数、弹带宽度和弹带强制量下的减旋过程的动力学特性对比分析,得到了上述三种因素对滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的影响规律。本文针对塑料弹带进行了力学试验和本构模型研究,开展了滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程动态特性的数值模拟分析工作,对滑动式塑料弹带制导炮弹膛内发射过程的设计、分析具有一定的理论意义和工程应用价值。
周琳[6]（2019）在《金属材料新的动态本构模型》文中研究说明金属材料广泛运用在国防工业和民用工程中,了解金属结构在强载荷作用下的响应和破坏对武器和防护结构的设计和安全评估有着重要的意义。为了研究金属材料在大变形、高应变率、高温等复杂载荷作用下的动态力学行为,建立一个能够描述金属材料在不同加载条件下力学行为的动态本构模型和失效准则变得十分重要。本文的主要内容和创新性成果如下:（1）对Johnson-Cook（JC）本构模型和失效准则的精确性进行了评估。将JC本构模型和失效准则的预测结果和2024-T351铝合金、6061-T6铝合金、OFHC铜、4340钢、Ti-6A1-4V钛合金、Q235软钢这六种金属材料的实验数据进行比较,发现JC本构模型可以较准确地描述中低应变率和中低温度范围内Mises材料的力学行为,对于非Mises材料在较高应变率和较高温度条件下真实应力-真实应变关系的预测结果与实验数据吻合得较差;JC失效准则没有考虑Lode角对断裂应变的影响,不能准确预测金属材料在不同加载条件下的失效行为。采用JC本构模型和失效准则对平头弹正撞2024-T351铝合金靶板进行数值模拟,发现数值模拟结果与实验数据差别较大,进一步说明JC本构模型和失效准则有较大的缺陷。（2）在分析现有金属材料实验数据的基础上,建立了金属材料新的动态本构模型,该模型由强度模型和失效准则组成。强度模型考虑了 Lode角（准静态拉伸、剪切应力状态的真实应力-真实应变关系）、应变率和温度等因素对强度的影响;失效准则考虑了应力三轴度、Lode角、应变率和温度等因素对断裂应变的影响。强度模型提出了新的动态增强因子表达式,且可以由已知某塑性应变处的动态增强因子求解得到另外任意塑性应变处的动态增强因子;基于实验观察到的不同应变率下的真实应力-真实应变曲线是近似平行的,提出了新的应变硬化项和应变率效应的耦合形式;提出了新的非线性函数来描述温度效应。失效准则的准静态部分只需要光滑圆棒拉伸实验和纯剪切实验来标定其两个材料参数。（3）对金属材料新的动态本构模型的精确性进行了验证。模型预测结果与许多的金属材料在不同加载条件下的实验数据进行了比较,从准静态条件下的真实应力-真实应变关系（拉伸和剪切）、应变率效应、温度效应、失效准则四个方面进行了分析和比较,发现新本构模型可以准确地描述金属材料在不同应力状态、不同应变率和不同温度条件下的力学行为和破坏。（4）采用数值模拟方式对金属材料新的动态本构模型的精确性进行了进一步验证。通过单单元模型的数值模拟验证了数值仿真结果的有效性;对准静态2024-T351铝合金光滑圆棒和缺口圆棒单轴拉伸进行了数值模拟,数值模拟结果与实验观察的杯锥形貌一致;对平头弹和球头弹撞击2024-T351铝合金靶板进行数值模拟,数值模拟结果与实验观察到的弹体残余速度以及穿透模式吻合得很好。（5）利用建立的金属材料新的动态本构模型对平头弹撞击不同厚度Q235软钢单层靶板动态响应和破坏进行了数值模拟。数值模拟预测的弹体残余速度以及弹道极限均和实验结果较为吻合,数值模拟预测单层靶从伴随整体变形的简单剪切破坏转变为局部化绝热剪切破坏的临界厚度在6-7mm之间,这与理论预测的Hc为6.2mm相一致。在单层板数值模拟结果的基础上,对平头弹撞击Q235钢双层靶板和三层靶板的动态响应和破坏了进行数值模拟,通过对弹道极限和比能的分析,得出靶板总厚度小于Hc时,双层靶板的抗侵彻性能比总厚度相同的单层靶板略高一点,当靶板总厚度介于Hc～2Hc时,双层靶板抗弹性能比总厚度相同的单层靶板大幅度提高,间距为单层板厚度的等厚间隙双层靶板的抗侵彻性能总体最好。
邹学韬[7]（2019）在《TB6钛合金材料动态力学性能及其典型结构抗冲击研究》文中认为TB6钛合金是一种近β型高强钛合金。因其比强度高、断裂韧性好而被广泛应用于航空航天飞行器起落架、进气道和发动机等部件。近现代以来,飞鸟撞击飞机的事件频繁发生,进气道和发动机部位是鸟撞发生的热点区域。飞机等飞行器飞行过程中航行速度快,鸟撞冲击过程中的撞击力大且加载时程短,必须考虑材料在高应变率下的动态力学性能。本文研究了TB6钛合金高应变率下的动态力学性能,并进行了TB6钛合金平板鸟撞实验和数值计算。本文具体研究内容与结论如下:（1）本文对TB6钛合金进行了准静态和动态实验。研究了TB6钛合金高应变率加载下的单轴压缩、单轴拉伸、纯剪切以及复合压剪应力状态的材料力学性能。结果发现:TB6钛合金屈服强度呈现拉压不对称性;随着应变率增加,TB6钛合金的屈服强度增大;TB6钛合金高应变率单轴压缩加载下的应力出现热软化,而纯剪切和复合压剪加载下应力未出现热软化。（2）利用绝热温升修正了J-C动态本构的温度软化项,成功拟合了TB6钛合金单轴压缩和纯剪切加载时的应力应变曲线。并且基于von Mises屈服准则建立了考虑材料拉压不对称性的修正屈服准则,并根据塑性流动理论建立了TB6钛合金的修正塑性流动本构。依据本文修正塑性流动本构实现了Abaqus/Explicit模块的本构模型二次开发。通过模拟准静态和动态实验,验证了VUMAT子程序的准确性和有效性。（3）为了探究TB6钛合金平板在鸟撞冲击过程中的抗冲击性能,进行了实测实验。实验发现TB6钛合金平板的临界破坏速度为167m/s;TB6钛合金平板破坏均为剪切破坏,说明TB6钛合金的抗剪切能力较差。利用本文的修正本构模型,在Abaqus进行了TB6钛合金平板鸟撞冲击的有限元数值计算。
程吉明[8]（2019）在《预应变作用下复合固体推进剂损伤本构及应用研究》文中进行了进一步梳理在固体发动机药柱成型过程中,由于推进剂、绝热层及壳体材料的热膨胀系数不匹配,在固化过程及固化完成后的降温过程中,推进剂药柱因收缩变形会受到壳体的限制而产生较大的残余热应力/应变,通常将固化降温过程中形成的残余应变定义为预应变。预应变一直存在于发动机药柱的整个贮存期,会对推进剂性能造成影响,进而影响发动机药柱的结构完整性和安全性。而评价贮存过程中预应变载荷作用对推进剂力学性能及发动机药柱结构完整性影响的关键就是获得预应变载荷作用下固体推进剂的力学特性,建立合理描述固体推进剂力学响应的损伤本构模型,并将其应用于发动机药柱结构完整性分析。本文以端羟基聚丁二烯（HTPB）复合固体推进剂为研究对象,通过实验研究预应变载荷作用下固体推进剂的力学特性及损伤特性,构建考虑预应变效应的黏弹损伤本构模型,并将其应用于发动机推进剂药柱结构完整性评估,以达到工程应用的目的。主要开展了以下几方面的研究:（1）设计并开展了HTPB复合固体推进剂热力耦合贮存老化试验,并对不同预应变贮存条件下的HTPB推进剂试件开展单向拉伸试验和动态力学性能试验,结合推进剂切面及拉伸断面扫描电镜试验,获得了预应变载荷对HTPB推进剂宏观力学性能及动态力学性能的影响规律及影响机理。（2）在积分型黏弹本构模型的基础上,结合连续损伤理论,将推进剂贮存过程中预应变及老化时间引入损伤函数,建立了考虑预应变损伤效应和老化效应的固体推进剂黏弹损伤本构模型,损伤函数同时考虑了预应变贮存条件下的初始损伤及载荷激励下的动态损伤。通过HTPB推进剂的应力松弛试验,得到了固体推进剂的松弛模量主曲线,拟合获得了推进剂松弛模量的Prony级数表达式和WLF方程。对本构模型进行了离散化处理,基于ABAQUS平台UMAT接口开发了固体推进剂本构模型的材料子程序。采用建立的固体推进剂黏弹损伤本构模型对HTPB推进剂单向拉伸试验进行了模拟计算,结果表明建立的本构模型可以较好地反映预应变贮存条件下固体推进剂的力学响应特性,可为发动机推进剂药柱结构完整性分析提供支撑。（3）采用建立的推进剂损伤本构模型对某模拟发动机进行了结构完整性评估,并开展了结构完整性验证试验,建立了典型载荷下药柱结构完整性评估方法,实现了固体推进剂损伤本构模型的工程化应用。结果表明建立的推进剂黏弹损伤本构模型可以用于发动机药柱结构完整性分析,采用基于累积损伤的多载荷综合安全系数评估方法可以较准确地反映推进剂药柱在降温载荷和点火升压载荷联合作用下的安全裕度,可推广用于固体发动机药柱结构完整性评估。（4）结合预应变贮存条件下固体推进剂力学特性、黏弹损伤本构模型和结构完整性评估方法,对某型固体火箭发动机翼柱型药柱进行了典型服役载荷下的结构完整性分析,可为固体火箭发动机全寿命周期结构完整性评估和贮存寿命预估提供指导。本文的研究成果可为了解预应变载荷作用下固体推进剂力学特性、开展全寿命期固体发动机推进剂药柱结构完整性评估及贮存寿命管理提供参考和指导,具有重要的理论意义和工程应用价值。
卢微然[9]（2018）在《工业金属及其复合材料动态塑性变形本构建模研究》文中认为材料在受到动态加载时,在短时间内发生剧烈变形,在此过程中材料的动态力学响应与准静态加载下的力学响应有着很大差异,因此材料在动态荷载下的塑性本构关系一直是材料加工与力学领域研究的重点内容。构建一个准确的动态塑性本构方程,需在建模过程中采用实时的材料状态变量,并将状态变量与材料的微观结构演化特征紧密联系起来。一个普适的、准确的本构模型,对金属及其复合材料在工程中的优化应用有着重要意义。本文基于晶体塑性变形的热激活位错运动理论,分别针对具有不同微结构和形变规律的fcc金属、bcc金属、hcp金属,结合它们在变形过程中各自不同的微结构演化特征,在大应变率跨度下进行了物理本构建模及实验研究。最后通过多参数非线性优化方法确定出了材料本构模型参数,将之成功应用于多种典型工业材料上并得到实验验证。然后,针对双相金属基复合材料、金属基纳米复合材料（MMNCs）进一步开展了金属基复合材料的本构建模研究。主要研究工作包括:（1）面心立方结构（fcc）金属的位错机制主要是克服林位错引起的势垒阻碍,根据fcc金属塑性变形机理分析,结合纳米孪晶材料微观演化特性,推导建立了其本构模型。并将模型应用于纳米孪晶铜（nt-Cu）上,成功描述了 nt-Cu在孪晶间距减小到纳米尺度后出现的变形机制转变规律。（2）体心立方结构（bcc）金属的位错机制主要是克服Peier-Nabarro内应力引起的势垒阻碍,据此机理分析推导建立了 bcc金属塑性变形的物理本构模型。然后将本构模型应用于典型的bcc结构金属高强度低合金钢（HSLA-65）上,有效地预测了其准静态/动态塑性变形力学行为并与实验数据结果吻合。（3）对于密排六方结构（hcp）金属,因其兼具bcc和fcc两种金属材料的部分结构特性,可通过这两种金属材料本构方程的叠加原理获得其本构方程。实验发现AZ31镁合金在极高应变率下的变形过程中会出现因动态再结晶后晶粒细化而引起的流应力骤升现象。为了描述这一现象,我们在hcp本构建模过程中进一步发展了位错密度演化函数,同时将本构模型表达为分段函数形式,使得改进后的新模型能够分别预测很低和很高应变率下材料的变形规律。新模型被成功应用于AZ31镁合金上,很好地描述和解释了其在超高应变率下的应力骤升重要现象。（4）与此同时,开展了 hcp金属在准静态和动态下的压缩试验,并对不同加载条件下塑性变形后及断裂试件进行了微观观测分析,仔细地从实验角度研究了 AZ31镁合金的塑性变形机理,揭示了塑性变形过程中材料性能和微观结构之间的关系。实验发现,在准静态加载条件下变形孪晶/退孪效应在其中高温的塑性变形中起到了关键作用。而在高应变率条件下,由动态再结晶引起的晶粒细化则成为其变形机制转变中最重要的因素。（5）双相合金的的传统本构模型仍沿用单相均质金属材料的本构模型,考虑到双相钨合金93W-4.9Ni-2.lFe材料本身的复合材料微结构特征,本文在其建模过程中分别对基体相和增强相的本构模型进行加权叠加,权系数中引入了随宏观状态变量（应变、应变率、温度）演化的体分比函数。新建模型与实验数据和传统模型比较表明,本文所提出的本构模型优于其他传统模型,预测结果更接近实验数据。（6）针对金属基纳米复合材料（MMNCs）进行了复合材料多尺度本构建模研究,首先,为了引入纳米陶瓷颗粒引起的增强效应,在建模时采用在基体材料本构模型上叠加由增强相产生的各种不同的应力增强项,包括Hall-Petch增强项、Orowan增强项、热传导系数（CTE）不匹配增强项和弹性模量（EM）不匹配增强项等。接着,考虑到纳米增强颗粒在制备过程中极易发生增强颗粒团簇的现象,对模型中的颗粒平均尺寸做了重要修正,利用微观概率统计方法引入对数正态分布函数描述团簇颗粒尺寸随机分布规律,推导出团簇颗粒的等效尺寸,使改进后的本构模型能够首次反映MMNCs中纳米颗粒的团簇效应。最后将模型应用于铝合金基纳米陶瓷颗粒增强复合材料A356/nSiC中,有效描述了典型先进航空复合材料的强度规律及其变形行为。
何许[10]（2018）在《热—力加载条件下粘塑性金属材料本构行为研究》文中进行了进一步梳理随着数值模拟软件的普及,有限元分析在新产品的设计开发,寻找设计薄弱点,以及后续损伤失效分析中的应用越来越广泛,而准确的本构模型是确保数值分析精度的必要条件。作为材料力学行为的数值表达,本构模型的基本任务之一是表征材料在不同加载条件下的应力-应变关系。材料力学性能受诸多因素影响,开发适用性更广、准确性更高的本构模型一直是研究的热点问题。不同材料的宏观属性各不相同,即使同种材料,采用不同制造工艺,微观结构也会存在差异,导致宏观力学性能发生改变。粘塑性变形是金属构件常见的变形行为,多数固体材料在高温条件下（相对熔点而言）,其应力的演化不只与加载方式有关,还和加载速率有关,对于正率敏感性材料,通常加载率越高,得到的应力饱和值越大,而随着温度的升高,应力饱和值减小,体现为热导致的软化现象。材料种类、制造工艺、热处理、微观结构、温度、加载率等变量对力学性能的影响给本构模型的开发提出了巨大挑战。本文以热-力条件下金属材料粘塑性变形为研究对象,主要以微电子封装焊接材料为载体,对在工业实际中应用更为广泛的宏观本构模型进行研究和完善。目前宏观本构模型主要分为两种:宏观唯象模型和基于特定物理机制的本构模型。唯象模型作为最先提出的本构建模思路,以试验现象为入手点,具有形式简单、参数少、拟合容易等优点,从而成为工业界应用最为广泛的本构形式。随着研究的不断深入,表征材料应力-应变关系已经不是本构模型唯一的任务,挖掘现象背后的本质,对变形过程中物理机理的描述受到了越来越多的关注。同时,以物理本质为建模基础,可以增强模型的科学性与合理性。金属材料不可恢复变形主要是位错运动导致的,因此逐渐发展起来了基于位错理论的本构模型。本文先从热-力加载条件下金属材料宏观唯象模型入手,通过分析材料变形机理及位错密度演化,建立了基于位错密度的粘塑性本构模型。主要工作如下:在宏观唯象本构理论基础上,对统一蠕变塑性本构模型进行完善并应用于焊料力学行为模拟,然后与开发的损伤模型耦合,预测焊料的疲劳寿命。通过加入等向和随动硬化模型,将统一蠕变塑性模型用于模拟含铅焊料Pb-3.5Sn和无铅焊料Sn-3.5Ag及Sn-3.9Ag-0.6Cu在特定加载条件下的应力-应变关系。模拟结果表明该模型能够较好地描述上述三种焊料的应力-应变关系。然后基于连续介质损伤力学的相关理论,推导出了适用于焊料的新的疲劳损伤模型。通过引入温度项,该模型考虑了温度对损伤萌生及扩展的影响。最后将损伤模型和统一蠕变塑性本构模型进行全耦合,编程带入到ABAQUS有限元计算中,实现了焊料疲劳的全过程模拟。通过与试验数据对比,表明该损伤模型能够较好地模拟焊料损伤演化,能够合理描述焊料损伤累积的特点及趋势,能够准确预测焊料的疲劳寿命。金属材料的率敏感性通常随温度的变化而变化,而统一蠕变塑性模型只包含一个率相关指数,不能很好地模拟这种现象。因此分析了金属材料率敏感性随温度演化的规律,并以此为基础,开发了相应的本构模型。通过分析Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料在不同温度和不同加载率下的应力-应变曲线,发现该焊料的率敏感性随温度的演化可以分为三个阶段:第一个阶段,随着温度升高,材料率敏感性逐渐增强,直至进入第二个阶段,当温度处于该区间时,率敏感性基本保持不变。温度继续升高进入第三个阶段后,率敏感性随温度升高逐渐减小。为了对比分析,同时研究了高强合金钢在高温条件下温度对率敏感性的影响,发现其演化规律同样呈三个阶段,第一和第二阶段与焊料相同,在进入第三个阶段后,率敏感性演化趋势与Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料相反,表现为随着温度升高,率敏感性再次增强。基于上述发现,从率敏感性与温度的演化关系入手,采用分段模拟的方法,开发出了新的统一蠕变塑性本构模型。通过模拟Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料和高强合金钢在不同温度和加载率下的试验数据,证明该模型能够较好地描述两种材料的粘塑性变形。唯象模型虽能较好地描述金属材料在热-力加载下的变形,但是缺乏物理背景支持,相关参数物理意义也不明确,为了使本构能够在描述试验现象的同时表征相应的物理变形机制,在统一蠕变塑性理论的基础上,结合J2流动法则,开发了基于位错密度理论的三维本构模型,其中非弹性应变与移动位错密度关联,材料强度增大则通过计算固定位错密度演化得到。通过考虑应变硬化和动态恢复对材料内部平均位错密度演化的影响,以位错密度为内变量,将传统基于位错密度理论的一维本构模型扩展到了三维条件下,并给出了相应的隐式算法。通过编写相应的UMAT,并用于模拟Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料在高应变率下的应力-应变试验数据,证明了该模型的准确性。然后将该模型用于新型3D封装结构的跌落仿真中,结合有限元子模型分析,成功找出了结构的易损点。由于开发的基于位错密度的本构模型不适用于循环加载,故通过考虑静态恢复和应力状态对位错演化的影响,对该模型进行了修正和完善,使其能够用于动态加载的情况。在金属材料变形过程中,除了动态恢复,静态恢复也会减小位错密度,而应力状态的改变,尤其是应力的反向改变,对位错恢复会起到促进作用。通过分别考虑开始加载且未至屈服、屈服阶段、卸载及反向加载未至屈服四个阶段不同恢复机制对位错密度的影响,得到了位错密度随加载条件的动态演化,从而实现了对循环加载的模拟。为了验证该模型对焊料的适用性,拟合了P91钢在不同温度和加载率下的试验数据,进行了Sn-3.0Ag-0.5Cu合金在20℃和50℃,应变率分别为0.02/s,0.002/s及0.0002/s时的拉压循环加载试验,并拟合试验数据。证明该模型能够较好地描述Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料和P91钢在不同条件下的应力-应变关系。
二、金属材料在高应变率下的热粘塑性本构模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、金属材料在高应变率下的热粘塑性本构模型（论文提纲范文）
（1）切削参数对IN718合金J-C本构系数的影响分析及优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 高速切削技术 |
| 1.1.2 J-C本构模型 |
| 1.2 J-C本构模型系数确定方法的研究现状 |
| 1.2.1 实验法 |
| 1.2.2 算法优化法 |
| 1.2.3 逆向识别法 |
| 1.2.4 基于仿真结果影响分析的J-C模型系数优化方法 |
| 1.3 论文研究意义及内容 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 论文内容与结构 |
| 第二章 IN718 合金J-C本构模型的基础分析 |
| 2.1 J-C模型系数对流动应力曲线的影响分析 |
| 2.1.1 J-C模型系数设置 |
| 2.1.2 影响分析 |
| 2.2 J-C模型对IN718 合金的力学性能描述 |
| 2.3 IN718 合金J-C本构模型的问题 |
| 2.4 解决方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 IN718 合金车削仿真模型的建立与实验验证 |
| 3.1 建立仿真模型 |
| 3.1.1 Advant Edge FEM有限元软件概述 |
| 3.1.2 车削IN718 合金有限元模拟 |
| 3.1.3 确定初始J-C本构模型 |
| 3.1.4 刀-屑摩擦模型介绍 |
| 3.2 车削验证实验 |
| 3.2.1 实验材料介绍 |
| 3.2.2 实验设备介绍 |
| 3.2.3 实验方案介绍 |
| 3.3 仿真与实验结果分析 |
| 3.3.1 残余应力 |
| 3.3.2 切屑 |
| 3.3.3 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于车削仿真影响的J-C本构系数优化方法 |
| 4.1 仿真计划 |
| 4.2 仿真结果 |
| 4.3 J-C模型对切削力和温度的影响分析 |
| 4.3.1 敏感性分析 |
| 4.4 J-C模型对残余应力的影响分析 |
| 4.4.1 敏感性分析 |
| 4.4.2 影响趋势分析 |
| 4.5 J-C模型对切屑的影响分析 |
| 4.5.1 敏感性分析 |
| 4.5.2 影响趋势分析 |
| 4.6 优化低-高切削参数下的J-C本构系数 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 建立切削参数对J-C本构系数的影响关系模型 |
| 5.1 切削参数对J-C本构系数的影响分析 |
| 5.1.1 基于Oxley切削理论的应变、应变率和温度场 |
| 5.1.2 建立切削参数与J-C本构系数的关系模型 |
| 5.2 验证切削参数对J-C本构系数的影响关系模型 |
| 5.2.1 验证方法介绍 |
| 5.2.2 仿真计划 |
| 5.2.3 确定低-高切削参数下J-C本构系数的具体值 |
| 5.2.4 验证分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（2）压水堆一回路主管道材料316L/316LN不锈钢的多轴循环变形及其本构描述（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 奥氏体不锈钢的循环性能 |
| 1.1.1 应变循环性能 |
| 1.1.2 应力循环性能 |
| 1.2 奥氏体不锈钢循环变形微观机制 |
| 1.2.1 位错结构演变 |
| 1.2.2 动态应变时效 |
| 1.3 循环粘塑性本构模型的发展 |
| 1.3.1 流动率 |
| 1.3.2 随动强化率 |
| 1.3.3 各向同性强化率 |
| 1.4 本文研究内容及意义 |
| 第2章 316L室温循环性能及其本构描述 |
| 2.1 材料与试验 |
| 2.2 试验结果与分析 |
| 2.2.1 单轴拉伸性能 |
| 2.2.2 应变循环行为 |
| 2.2.3 加载历史影响 |
| 2.3 粘塑性本构模型 |
| 2.3.1 粘塑性本构模型基本框架 |
| 2.3.2 模型参数确定及预测结果 |
| 2.3.3 改进的各向同性强化率 |
| 2.3.4 改进模型参数的确定 |
| 2.3.5 改进模型预测结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 316LN高温单轴棘轮性能及其本构描述 |
| 3.1 材料与试验 |
| 3.2 试验结果与分析 |
| 3.2.1 单轴拉伸性能 |
| 3.2.2 应变循环行为 |
| 3.2.3 单轴棘轮性能 |
| 3.3 粘塑性本构模型 |
| 3.3.1 粘塑性本构模型基本框架 |
| 3.3.2 模型参数确定及预测结果 |
| 3.3.3 改进的随动强化率 |
| 3.3.4 模型参数的确定 |
| 3.3.5 改进模型预测结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 316LN高温多轴棘轮性能及其本构描述 |
| 4.1 多轴棘轮试验结果与分析 |
| 4.1.1 拉-扭应力控制多轴棘轮性能 |
| 4.1.2 应力应变控制多轴棘轮性能 |
| 4.2 粘塑性本构模型 |
| 4.2.1 改进的粘塑性本构模型 |
| 4.2.2 改进模型预测结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 316LN热老化影响及其本构描述 |
| 5.1 热老化试验 |
| 5.2 试验结果与分析 |
| 5.2.1 力学试验结果 |
| 5.2.2 微观机制分析 |
| 5.3 粘塑性本构模型 |
| 5.3.1 粘塑性本构模型 |
| 5.3.2 模型参数的确定 |
| 5.3.3 模型预测结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）动态载荷下复合固体推进剂的热力耦合特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 材料的热力耦合特性 |
| 1.2.2 实验技术的发展 |
| 1.2.3 本构模型及仿真方法的应用 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 冲击载荷下复合推进剂的热力耦合特性 |
| 2.1 瞬态测温技术与高应变率实验 |
| 2.1.1 材料 |
| 2.1.2 实验装置 |
| 2.1.3 输出电压与温度的关系 |
| 2.1.4 实验有效性分析 |
| 2.2 本构模型的建立与改进 |
| 2.2.1 功-热转化 |
| 2.2.2 粘-超弹性本构模型 |
| 2.2.3 本构模型的改进 |
| 2.3 关于红外测温方法的分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 循环载荷下复合推进剂的热力耦合特性 |
| 3.1 疲劳力学行为及自热效应 |
| 3.1.1 实验方法和步骤 |
| 3.1.2 力学行为分析 |
| 3.1.3 疲劳中的自热效应 |
| 3.2 红外热像法在疲劳参数获取中的应用 |
| 3.2.1 利用红外热像法快速获取疲劳极限 |
| 3.2.2 利用红外热像法快速获取疲劳寿命 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 复合推进剂的热力耦合本构模型 |
| 4.1 本构模型的建立 |
| 4.1.1 线性粘弹性本构模型 |
| 4.1.2 线性热粘弹性本构模型 |
| 4.1.3 非线性热粘弹性本构模型 |
| 4.2 本构模型的参数识别 |
| 4.2.1 利用DMA获取粘弹性参数 |
| 4.2.2 时温等效因子的获取方法 |
| 4.2.3 线性粘弹性应力极限的获取方法 |
| 4.3 生热方程的推导 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 热力耦合本构模型的数值开发及验证 |
| 5.1 线性粘弹性本构模型的数值算法 |
| 5.1.1 应力和Jacobian矩阵的更新 |
| 5.1.2 能量耗散 |
| 5.2 线性热粘弹性本构模型的数值算法与验证 |
| 5.2.1 数值算法 |
| 5.2.2 线性模型子程序的编写与验证 |
| 5.3 非线性热粘弹性本构模型的二次开发 |
| 5.3.1 数值算法 |
| 5.3.2 非线性模型子程序的编写 |
| 5.4 非线性热粘弹性本构模型与数值算法的验证 |
| 5.4.1 疲劳实验 |
| 5.4.2 单轴拉伸实验 |
| 5.4.3 自热效应及其影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A 线性热粘弹性本构模型的热力学推导 |
| 附录 B 生热方程的推导 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 一、发表的学术论文 |
| 二、申请的发明专利 |
| 三、参加的科学研究情况 |
（4）环氧树脂不同温度下动态力学行为及本构模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 树脂基复合材料试验及仿真研究 |
| 1.2.2 环氧树脂的力学性能研究 |
| 1.2.3 聚合物动态本构模型研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 环氧树脂在不同温度下的准静态压缩试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验件与试验设备 |
| 2.2.1 准静态压缩试验件 |
| 2.2.2 试验设备 |
| 2.3 试验结果与分析 |
| 2.3.1 试件压缩后形貌 |
| 2.3.2 应变率对准静态压缩性能的影响 |
| 2.3.3 温度对准静态压缩性能的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 环氧树脂在不同温度下的动态压缩试验 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 动态压缩试验 |
| 3.2.1 试验原理 |
| 3.2.2 试验设备 |
| 3.2.3 动态压缩试验件 |
| 3.2.4 SHPB校核及波形整形 |
| 3.2.5 试验的开展 |
| 3.3 试验数据处理软件开发 |
| 3.3.1 绘制原始波形模块 |
| 3.3.2 滤波与对齐波形模块 |
| 3.3.3 结果模块 |
| 3.4 试验结果与分析 |
| 3.4.1 典型冲击过程 |
| 3.4.2 动态应力应变曲线 |
| 3.4.3 应变率和温度对动态压缩性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 ZWT本构模型子程序编写及验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 ZWT本构模型 |
| 4.3 模型参数确定 |
| 4.4 VUMAT用户材料子程序编写 |
| 4.4.1 VUMAT介绍 |
| 4.4.2 ZWT本构模型子程序编写 |
| 4.5 SHPB数值仿真 |
| 4.5.1 有限元网格划分 |
| 4.5.2 边界条件、接触和加载设置 |
| 4.5.3 材料模型 |
| 4.5.4 计算结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的动态特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题的背景意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 塑料弹带材料本构模型研究 |
| 1.2.2 膛内减旋过程研究 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 塑料弹带材料的力学性能试验研究 |
| 2.1 材料力学性能试验方案设计 |
| 2.1.1 力学性能试验 |
| 2.1.2 试验目的 |
| 2.1.3 试验总体设计思路 |
| 2.2 拉伸试验 |
| 2.2.1 试验方案设计 |
| 2.2.2 拉伸试验结果与分析 |
| 2.3 压缩试验 |
| 2.3.1 试验方案设计 |
| 2.3.2 压缩试验结果与分析 |
| 2.4 压剪试验 |
| 2.4.1 试验方案设计 |
| 2.4.2 压剪试验结果与分析 |
| 2.5 SHPB试验 |
| 2.5.1 试验方案设计 |
| 2.5.2 SHPB试验结果分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 塑料弹带材料的本构模型研究 |
| 3.1 材料本构模型基本理论 |
| 3.2 塑料弹带材料特性 |
| 3.3 塑料弹带的本构模型 |
| 3.3.1 弹性模型 |
| 3.3.2 塑型模型 |
| 3.4 本构模型参数获取 |
| 3.5 本构模型积分算法及材料子程序 |
| 3.5.1 应力补偿更新算法 |
| 3.5.2 本构模型的积分算法 |
| 3.5.3 ABAQUS软件和VUMAT子程序 |
| 3.5.4 子程序开发流程 |
| 3.6 本构模型验证 |
| 3.6.1 拉伸模型验证 |
| 3.6.2 压缩模型验证 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋运动物理过程与力学分析 |
| 4.1 炮弹膛内主要受力分析 |
| 4.1.1 弹带挤进阻力 |
| 4.1.2 导转侧作用力 |
| 4.2 弹带挤进过程分析 |
| 4.2.1 弹带挤进过程 |
| 4.2.2 弹带挤进过程的解析模型 |
| 4.3 滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程分析 |
| 4.3.1 弹带结构与弹体间的作用形式 |
| 4.3.2 膛内运动转速分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的数值模拟研究 |
| 5.1 有限元分析方法 |
| 5.1.1 瞬态动力学分析 |
| 5.1.2 接触—碰撞算法 |
| 5.2 有限元模型建立 |
| 5.2.1 有限元网格划分 |
| 5.2.2 材料属性定义 |
| 5.2.3 载荷施加和边界定义 |
| 5.3 膛内减旋过程的数值模拟结果分析 |
| 5.3.1 挤进变形和刻槽过程 |
| 5.3.2 挤进过程中弹体的动力学响应 |
| 5.3.3 减旋过程中弹体的动力学响应 |
| 5.3.4 弹带和弹体的转速分析 |
| 5.4 膛内减旋过程的动态特性影响因素分析 |
| 5.4.1 滑动环与弹带槽间摩擦系数对转速的影响 |
| 5.4.2 弹带宽度对转速的影响 |
| 5.4.3 弹带强制量对转速的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 论文总结 |
| 6.2 论文展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读硕士学位期间发表的论文和出版着作情况 |
（6）金属材料新的动态本构模型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 金属本构模型及失效准则的研究进展 |
| 1.2.1 本构模型 |
| 1.2.2 失效准则 |
| 1.3 弹丸撞击金属靶板的研究进展 |
| 1.3.1 实验方法 |
| 1.3.2 理论模型 |
| 1.3.3 数值模拟 |
| 1.4 研究中存在的问题 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第2章 JOHNSON-COOK本构模型评估 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 JC本构模型 |
| 2.2.1 模型简介 |
| 2.2.2 参数的确定 |
| 2.3 材料实验数据 |
| 2.3.1 准静态真实应力-真实应变关系 |
| 2.3.2 应变率效应 |
| 2.3.3 温度效应 |
| 2.3.4 失效准则 |
| 2.4 弹道实验数据 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 金属新的动态本构模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 强度模型 |
| 3.2.1 准静态真实应力-真实应变关系 |
| 3.2.2 应变率效应 |
| 3.2.3 温度效应 |
| 3.3 失效准则 |
| 3.4 本构模型各参数值的确定 |
| 3.5 本构模型预测与材料实验数据比较 |
| 3.5.1 准静态真实应力-真实应变关系 |
| 3.5.2 应变率效应 |
| 3.5.3 温度效应 |
| 3.5.4 失效准则 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 金属动态本构模型的验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单单元验证 |
| 4.3 准静态金属圆棒拉伸实验的数值模拟 |
| 4.3.1 有限元模型 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.4 平头弹撞击金属靶板的数值模拟 |
| 4.4.1 有限元模型 |
| 4.4.2 结果与讨论 |
| 4.5 球头弹撞击金属靶板的数值模拟 |
| 4.5.1 有限元模型 |
| 4.5.2 结果与讨论 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 金属靶板抗弹性能的数值模拟 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单层金属靶板抗弹性能 |
| 5.2.1 有限元模型 |
| 5.2.2 结果与讨论 |
| 5.3 零接触等厚双层金属靶板抗弹性能 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 结果与讨论 |
| 5.4 非等厚双层金属靶板抗弹性能 |
| 5.4.1 有限元模型 |
| 5.4.2 结果与讨论 |
| 5.5 间隙双层金属靶板抗弹性能 |
| 5.5.1 等厚间隙双层金属靶板的数值模拟 |
| 5.5.2 不等厚间隙双层靶的数值模拟 |
| 5.6 多层金属靶板抗弹性能 |
| 5.6.1 有限元模型 |
| 5.6.2 结果与讨论 |
| 5.7 能量分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（7）TB6钛合金材料动态力学性能及其典型结构抗冲击研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展及现状 |
| 1.2.1 钛合金概述与TB6钛合金研究现状 |
| 1.2.2 动态本构研究现状 |
| 1.2.3 压剪力学行为研究现状 |
| 1.2.4 鸟撞问题研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作内容 |
| 第二章 TB6钛合金动态力学行为研究 |
| 2.1 实验设置与试样加工 |
| 2.2 实验结果 |
| 2.2.1 单轴压缩实验 |
| 2.2.2 单轴拉伸实验 |
| 2.2.3 纯剪切实验 |
| 2.2.4 复合压剪实验 |
| 2.3 屈服行为分析 |
| 2.3.1 TB6钛合金屈服点的确定 |
| 2.3.2 实验屈服点与理论屈服点对比 |
| 2.3.3 动态本构建立 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于ABAQUS的修正本构模型二次开发 |
| 3.1 修正本构模型的VUMAT算法推导 |
| 3.1.1 ABAQUS/Explicit显式动力算法 |
| 3.1.2 VUMAT子程序应力更新算法 |
| 3.2 修正本构模型VUMAT子程序开发 |
| 3.2.1 VUMAT子程序接口 |
| 3.2.2 VUMAT子程序编写 |
| 3.3 VUMAT子程序验证 |
| 3.3.1 准静态实验模拟 |
| 3.3.2 SHPB动态实验模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 TB6钛合金平板鸟撞冲击实验研究 |
| 4.1 鸟撞问题相关理论 |
| 4.2 鸟撞实验 |
| 4.2.1 实验装置 |
| 4.2.2 鸟弹的发射 |
| 4.2.3 应变测量系统 |
| 4.2.4 高速摄影机 |
| 4.3 鸟撞实验结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 TB6钛合金平板鸟撞冲击数值模拟 |
| 5.1 鸟体模型 |
| 5.1.1 鸟体几何模型 |
| 5.1.2 鸟体材料模型 |
| 5.2 TB6钛合金平板鸟撞仿真 |
| 5.2.1 有限元建模 |
| 5.2.2 仿真结果与实验数据对比 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间取得研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）预应变作用下复合固体推进剂损伤本构及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 固体推进剂力学性能研究现状 |
| 1.2.2 固体推进剂本构模型研究现状 |
| 1.2.3 固体发动机药柱结构完整性研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 预应变作用下复合固体推进剂力学性能研究 |
| 2.1 复合固体推进剂的基本力学特征 |
| 2.2 复合固体推进剂力学试验 |
| 2.2.1 预应变条件下固体推进剂贮存试验 |
| 2.2.2 单向拉伸力学性能试验 |
| 2.2.3 动态力学性能试验 |
| 2.3 复合固体推进剂单向拉伸力学性能 |
| 2.3.1 初始状态HTPB推进剂的单向拉伸力学性能 |
| 2.3.2 预应变贮存条件下HTPB推进剂的单向拉伸力学性能 |
| 2.4 复合固体推进剂动态力学性能 |
| 2.4.1 初始状态HTPB推进剂的动态力学性能 |
| 2.4.2 预应变贮存条件下HTPB推进剂的动态力学性能 |
| 2.5 小结 |
| 3 预应变作用下固体推进剂损伤本构研究 |
| 3.1 固体推进剂本构模型研究 |
| 3.1.1 材料线黏弹性本构关系 |
| 3.1.2 固体推进剂损伤本构模型研究 |
| 3.2 固体推进剂本构模型参数获取 |
| 3.2.1 固体推进剂松弛模量及时温等效因子 |
| 3.2.2 损伤函数参数 |
| 3.3 固体推进剂本构模型离散及实现 |
| 3.3.1 固体推进剂本构模型的离散 |
| 3.3.2 基于ABAQUS材料子程序UMAT的本构模型实现 |
| 3.4 固体推进剂本构模型验证 |
| 3.5 小结 |
| 4 发动机药柱结构完整性评估方法研究 |
| 4.1 模拟发动机计算模型 |
| 4.2 典型载荷下模拟发动机药柱结构计算分析 |
| 4.2.1 降温载荷 |
| 4.2.2 点火升压载荷 |
| 4.2.3 降温载荷叠加点火升压载荷 |
| 4.3 模拟发动机药柱安全裕度评估 |
| 4.3.1 固体推进剂药柱破坏准则 |
| 4.3.2 固体推进剂药柱安全裕度评估 |
| 4.4 模拟发动机结构完整性验证试验研究 |
| 4.5 小结 |
| 5 某型发动机推进剂药柱结构完整性评估 |
| 5.1 典型载荷下某固体发动机推进剂药柱结构分析 |
| 5.1.1 固化降温载荷下推进剂药柱结构分析 |
| 5.1.2 点火增压载荷下推进剂药柱结构分析 |
| 5.2 发动机推进剂药柱安全裕度评估 |
| 5.3 小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 论文主要创新点 |
| 6.3 后续工作建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（9）工业金属及其复合材料动态塑性变形本构建模研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 材料动态变形本构研究背景 |
| 1.2 材料动态变形力学行为简介及本构建模研究现状 |
| 1.2.1 唯象型本构模型 |
| 1.2.2 物理型本构模型 |
| 1.3 本文主要研究内容及意义 |
| 第二章 塑性变形本构建模理论基础 |
| 2.1 本构关系 |
| 2.1.1 应变的影响 |
| 2.1.2 温度的影响 |
| 2.1.3 应变率的影响 |
| 2.2 金属塑性变形机理 |
| 2.2.1 晶体的塑性变形 |
| 2.2.2 应变硬化效应 |
| 2.2.3 晶体结构缺陷影响 |
| 2.2.4 位错动力学理论基础 |
| 2.3 Hopkinson杆试验装置与原理 |
| 2.3.1 Hopkinson杆试验技术简介 |
| 2.3.2 分离式Hopkinson压杆试验原理 |
| 第三章 fcc金属本构建模及其应用 |
| 3.1 fcc纳米孪晶金属研究简介 |
| 3.2 fcc纳米孪晶金属动态本构建模 |
| 3.2.1 热应力项推导 |
| 3.2.2 非热应力项推导 |
| 3.3 模型在纳米孪晶铜上的实验验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 bcc金属本构建模及其应用 |
| 4.1 bcc金属的动态本构建模 |
| 4.1.1 非热应力项σ_(ath) |
| 4.1.2 MTS的热应力阈值σ_(th) |
| 4.1.3 热激活因子f(ε,T) |
| 4.1.4 完整的本构表达式 |
| 4.2 模型在高强度低合金钢HSLA-65的应用 |
| 4.2.1 HSLA-65及其研究简介 |
| 4.2.2 参数确定的优化算法 |
| 4.2.3 HSLA-65本构参数确定 |
| 4.3 计算结果及模型验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 hcp金属本构建模及实验研究 |
| 5.1 hcp金属动态本构建模 |
| 5.1.1 低应变率条件下的模型推导 |
| 5.1.2 高应变率条件下的模型推导 |
| 5.1.3 统一的hcp本构模型 |
| 5.2 AZ31工业镁合金研究简介 |
| 5.3 AZ31镁合金动态Hopkinson压杆试验 |
| 5.3.1 实验装置与试样准备 |
| 5.3.2 试验方案及结果 |
| 5.4 AZ31镁合金微观观测实验 |
| 5.4.1 不同温度下的微观结构表征 |
| 5.4.2 不同应变率下的微观结构表征 |
| 5.4.3 不同应变率下的断裂特性分析 |
| 5.5 模型计算与实验验证 |
| 5.5.1 AZ31镁合金本构参数确定 |
| 5.5.2 模型预测及其与实验比较 |
| 5.6 模型在工业纯钛CP-Ti上的应用 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 双相金属基复合材料本构建模及其应用 |
| 6.1 双相钨基复合材料的研究简介 |
| 6.2 双相金属基复合材料本构建模 |
| 6.2.1 体分比演化方程 |
| 6.2.2 非热应力项中的常体分比 |
| 6.2.3 率敏感性的修正项a(T) |
| 6.2.4 最终本构表达式 |
| 6.3 93W-4.9Ni-2.1Fe钨合金本构参数确定 |
| 6.3.1 非热应力项中的参数确定 |
| 6.3.2 热应力项中的参数确定 |
| 6.4 模型预测结果及其验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 金属基纳米复合材料本构建模及其应用 |
| 7.1 金属纳米基复合材料(MMNCs)简介 |
| 7.2 金属基纳米复合材料的变形本构建模 |
| 7.2.1 金属基体的塑性本构模型 |
| 7.2.2 纳米颗粒的增强效应 |
| 7.2.3 MMNCs的最终本构表达式 |
| 7.3 纳米颗粒的团簇效应 |
| 7.3.1 纳米颗粒团簇尺寸的概率分布 |
| 7.3.2 根据团簇效应对颗粒尺寸的修正 |
| 7.4 模型在A356/nSiC纳米复合材料上的应用 |
| 7.4.1 基体材料本构参数确定 |
| 7.4.2 增强项的本构参数确定 |
| 7.4.3 MMNCs模型实验验证 |
| 7.4.4 MMNCs模型预测结果 |
| 7.6 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 本文主要研究结论 |
| 8.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（10）热—力加载条件下粘塑性金属材料本构行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 电子封装可靠性研究 |
| 1.3 金属材料本构模型 |
| 1.4 金属材料宏观粘塑性本构模型研究现状 |
| 1.4.1 应变分离方法 |
| 1.4.2 统一蠕变塑性方法 |
| 1.5 金属材料多尺度本构模型 |
| 1.6 本文的主要工作 |
| 第二章 基于连续介质损伤力学和统一蠕变塑性理论的焊料疲劳模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 耦合损伤的UCP模型 |
| 2.3 CDM损伤模型 |
| 2.4 理论模型验证 |
| 2.4.1 本构模型验证 |
| 2.4.2 焊料疲劳过程模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 考虑温度对率敏感性影响的统一蠕变塑性本构模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 粘塑性本构理论框架 |
| 3.3 模型验证 |
| 3.3.1 高强合金钢试验模拟 |
| 3.3.2 Sn-3.0Ag-0.5Cu焊料试验模拟 |
| 3.4 模型率相关指数讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于位错密度理论的粘塑性本构模型 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 本构模型方程 |
| 4.3 数值编译 |
| 4.4 焊料单轴拉伸试验模拟 |
| 4.5 3D封装结构跌落仿真 |
| 4.5.1 全结构跌落仿真 |
| 4.5.2 子结构分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于位错密度理论的适用于循环加载的本构模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 本构模型方程 |
| 5.3 数值编译 |
| 5.4 模型验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 Sn-3.0Ag-0.5Cu循环加载试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料和试样 |
| 6.3 温度和应变率对焊料非弹性变形的影响 |
| 6.4 焊料循环加载试验模拟 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况 |
| 致谢 |
四、金属材料在高应变率下的热粘塑性本构模型（论文参考文献）
- [1]切削参数对IN718合金J-C本构系数的影响分析及优化方法研究[D]. 程先强. 东南大学, 2020(01)
- [2]压水堆一回路主管道材料316L/316LN不锈钢的多轴循环变形及其本构描述[D]. 邢睿思. 天津大学, 2020
- [3]动态载荷下复合固体推进剂的热力耦合特性[D]. 童心. 南京理工大学, 2020(02)
- [4]环氧树脂不同温度下动态力学行为及本构模型研究[D]. 吴春波. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [5]滑动式塑料弹带制导炮弹膛内减旋过程的动态特性研究[D]. 李朝辉. 南京理工大学, 2020(01)
- [6]金属材料新的动态本构模型[D]. 周琳. 中国科学技术大学, 2019(02)
- [7]TB6钛合金材料动态力学性能及其典型结构抗冲击研究[D]. 邹学韬. 华南理工大学, 2019(01)
- [8]预应变作用下复合固体推进剂损伤本构及应用研究[D]. 程吉明. 西北工业大学, 2019(04)
- [9]工业金属及其复合材料动态塑性变形本构建模研究[D]. 卢微然. 浙江大学, 2018(08)
- [10]热—力加载条件下粘塑性金属材料本构行为研究[D]. 何许. 西北工业大学, 2018(02)