基于混合粒子群算法的小冲杆试验预测材料强度的研究

发布时间：2022-02-26 14:09

　　小冲杆试验技术作为微试样测试技术的一种已被广泛地运用于常规力学试验无法进行的场合。小冲杆试样和标准拉伸试样结构不同,以往主要采用经验关联法预测材料拉伸强度,但经验关联确定的强度准确性较差。开发一种准确预测材料强度的方法仍然是小冲杆试验长期面临的挑战。本文提出了一种基于混合粒子群算法的小冲杆试验预测各向同性材料屈服强度和抗拉强度的新方法。该方法利用混合粒子群算法和有限元模拟从小冲杆试验结果提取应力-应变曲线,进而确定材料的强度。为实现这一目标,首先验证了利用混合粒子群算法和有限元模拟确定应力-应变曲线的可靠性;然后证明了利用从小冲杆试验结果提取的应力-应变曲线确定材料强度的理论可行性,即抗拉强度前应力-应变曲线不随结构改变而改变;最后验证了利用混合粒子群算法、有限元模拟和小冲杆试验预测材料强度的可靠性。本文以加氢反应器材料3CrlMo1/4V为主要研究对象,具体的研究工作和主要结论如下:（1）提出了利用混合粒子群算法和有限元模拟确定应力-应变曲线的具体方法,并验证了该方法的可靠性。根据提出的方法确定了拉伸试验颈缩后的应力-应变曲线,并利用确定的曲线模拟了拉伸试验。结果表明,模拟载荷-位移... 

【文章来源】：华东理工大学上海市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 小冲杆试验确定材料强度现状及存在的问题
        1.2.1 小冲杆试验原理及运用
        1.2.2 小冲杆试验确定材料强度现状
        1.2.3 小冲杆试验确定材料强度存在的问题
    1.3 有限元模拟确定材料参数原理及运用
        1.3.1 有限元模拟确定材料参数原理
        1.3.2 有限元模拟确定应力-应变曲线
    1.4 小冲杆试验和有限元模拟确定强度
        1.4.1 可行性分析
        1.4.2 存在的难题
    1.5 本文研究内容
第2章 有限元模拟确定应力-应变曲线的可靠性研究
    2.1 引言
    2.2 拉伸试验
    2.3 混合粒子群算法
        2.3.1 粒子群算法
        2.3.2 模拟退火算法
        2.3.3 混合粒子群算法
    2.4 颈缩后应力-应变曲线的确定
        2.4.1 应力-应变曲线识别方案
        2.4.2 有限元模拟确定应力点集合
        2.4.3 可靠性讨论
    2.5 本章小结
第3章 应力-应变曲线模拟不同结构试样的适用性
    3.1 引言
    3.2 缺口拉伸试验
        3.2.1 试样设计及试验
        3.2.2 试验结果
    3.3 应力-应变曲线的适用性评估
    3.4 试样结构对应力-应变曲线的影响
        3.4.1 缺口试样应力-应变曲线确定
        3.4.2 误差分析
    3.5 小冲杆试样预测强度的可行性评估
    3.6 本章小结
第4章 试样结构影响应力-应变曲线的本质
    4.1 引言
    4.2 晶粒及织构在不同结构中的演化
        4.2.1 试验方案以及试样制备
        4.2.2 试验结果与分析
    4.3 孔洞在不同结构中的演化
        4.3.1 试验方案
        4.3.2 试验结果与分析
    4.4 孔洞在不同结构中演化的定量分析
        4.4.1 Gurson-Tvergaard-Needleman本构模型
        4.4.2 GTN模型参数的确定
        4.4.3 应变及孔洞分析
    4.5 本章小结
第5章 利用小冲杆试验确定拉伸性能参数的可靠性研究
    5.1 引言
    5.2 拉伸性能参数确定方法
        5.2.1 材料强度计算方法
        5.2.2 塑性参数确定方法
    5.3 拉伸性能参数的确定
        5.3.1 假定材料
        5.3.2 应力-应变曲线的确定
        5.3.3 屈服强度和抗拉强度的确定
    5.4 本章小结
第6章 小冲杆试验确定3Cr1Mo1/4V的拉伸性能参数
    6.1 引言
    6.2 拉伸性能参数的确定
        6.2.1 小冲杆试验
        6.2.2 初始屈服应力的唯一性
        6.2.3 强度的确定
    6.3 基于数据库预测材料强度
        6.3.1 强度确定方法
        6.3.2 误差对预测结果的影响
        6.3.3 数据库方法的运用
    6.4 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 主要结论
    7.2 论文创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间的学术成果与荣誉


【参考文献】：
期刊论文
[1]小冲杆试验方法标准化研究（二）——材料室温拉伸性能的确定[J]. 关凯书,王志文,徐彤,寿比南.  压力容器. 2010(08)
[2]小冲杆试验方法标准化研究（一）——通用要求[J]. 徐彤,寿比南,关凯书,王志文.  压力容器. 2010(07)
[3]模拟退火算法及其应用[J]. 姚新,陈国良.  计算机研究与发展. 1990(07)



本文编号：3644633