大型焊接結(jié)構(gòu)三維熱彈塑性應(yīng)力分析的研究基本信息

研制成功了大型焊接結(jié)構(gòu)三維傳熱和熱彈塑性應(yīng)力分析的有限元系統(tǒng)，提出了改善高溫時計(jì)算精度和收斂性的若干方法，取得了良好的效果，通過了實(shí)驗(yàn)證和考核，并已經(jīng)在實(shí)際三維焊接結(jié)構(gòu)，如凝汽器，壓縮機(jī)等焊接變形和應(yīng)力的分析中得到非常成功的應(yīng)用。進(jìn)行了該項(xiàng)目的國際合作研究和交流，取得了顯著的成績。利用該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以進(jìn)行三維焊接傳熱和動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變的研究以及殘余應(yīng)力和變形的預(yù)測，從而為防止各類焊接裂紋，優(yōu)化焊接工藝和設(shè)計(jì)，控制焊質(zhì)量和保證大型焊接結(jié)構(gòu)的安全可靠性，提供強(qiáng)有力的手段和依據(jù)，從而具有廣闊的應(yīng)用前景。 2100433B

彈塑件力學(xué)是固體力學(xué)的重要分支學(xué)科。固體材料往往同時具有彈性和塑性性質(zhì)，特別是材料處在塑性階段時，變形中既有可恢復(fù)的彈性變形，又有不可恢復(fù)的塑性變形。

大多數(shù)固體材料往往同時具有彈性和塑性性質(zhì)，因此又常被稱為彈塑性材料。彈塑性指的是物體在外力作用下會發(fā)生變形，而外力卸載之后變形不一定能完全恢復(fù)的性質(zhì)，其中變形中可恢復(fù)部分稱為彈性變形，不可恢復(fù)部分稱為塑性變形。

彈性力學(xué)討論固體材料中的理想彈性體及同體材料彈性變形階段的力學(xué)問題，包括在外力作用下彈性物體的內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的分布，以及與之相關(guān)的基礎(chǔ)理論。

塑性力學(xué)討論固體材料中塑性階段的力學(xué)問題，采用宏觀連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的研究方法，從材料的宏觀塑性行為中抽象出力學(xué)模型，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程予以描述。可變形同體的彈性階段與塑性階段是整個變形過程中的兩個不同階段，彈塑性力學(xué)是研究這兩個密切相連階段力學(xué)問題的科學(xué)。

彈塑性力學(xué)經(jīng)過一百多年的發(fā)展，具有一套較完善的理論和方法。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，研究彈塑性力學(xué)新的理論、方法及其在基礎(chǔ)工程上的應(yīng)用尤顯重要。塑性力學(xué)與彈性力學(xué)有著密切的關(guān)系，彈性力學(xué)中的大部分基本概念和處理問題的方法都可以在塑性力學(xué)中得到應(yīng)用。

彈性力學(xué)與塑性力學(xué)的根本區(qū)別在于彈性力學(xué)是以應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系的廣義Hooke定律為基礎(chǔ)。一般來說，在塑性力學(xué)的范圍中，應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系呈非線性，而這種非線性的特征與所研究的具體材料有關(guān)，對于不同的材料和條件，具有不同的變化規(guī)律。

工程材料在應(yīng)力超過彈性極限以后并未發(fā)生破壞，仍具有一定繼續(xù)承受載荷的能力，但剛度相對地降低，故以彈性力學(xué)為基礎(chǔ)的沒計(jì)方法不能充分發(fā)揮材料的潛力，某種程度上導(dǎo)致材料的浪費(fèi)。因此，以塑性力學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)方法比彈性力學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)更為優(yōu)越，更符合實(shí)際工程應(yīng)用。 2100433B

現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、評估和加固迫切需要高質(zhì)量的非線性分析，混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析的關(guān)鍵在于本構(gòu)關(guān)系。當(dāng)前活躍于國際學(xué)術(shù)界和工程界的混凝土彈塑性損傷本構(gòu)模型仍限于二維問題，其三維拓展具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。本項(xiàng)目從混凝土的三維力學(xué)行為特征和彈塑性損傷體的自由能勢二方面著手，建立三維彈塑性損傷本構(gòu)關(guān)系。通過多種加卸載路徑中的三軸材料力學(xué)試驗(yàn)，獲得強(qiáng)度、剛度和永久變形的三維演化形態(tài)，構(gòu)造合適的強(qiáng)化變量、損傷變量演化函數(shù)和塑性勢函數(shù)；結(jié)合運(yùn)用現(xiàn)代熱力學(xué)和損傷力學(xué)的觀點(diǎn)和方法，對自由能勢進(jìn)行重新審視和深入探索，為本構(gòu)關(guān)系的推演提供一個合理的出發(fā)點(diǎn)；深入分析塑性演化、損傷演化和自由能勢之間的相互制約和影響，建立既具有嚴(yán)格的熱力學(xué)基礎(chǔ)，又能較好地反映混凝土三軸試驗(yàn)現(xiàn)象的本構(gòu)關(guān)系。實(shí)現(xiàn)直接基于三維彈塑性損傷本構(gòu)關(guān)系的混凝土結(jié)構(gòu)非線性分析，為對混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為的認(rèn)識和數(shù)值模擬提供新的視角和方法。