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不锈钢复合板作为一种性能良好的新型复合材料,在力学性能、耐蚀性能、造价成本等多个方面综合了基层材料和复层材料两者的优势。但目前不锈钢复合板的应用主要集中在工业领域,且针对不锈钢复合板的研究还非常有限,主要集中在制备方法、耐蚀性能、焊接性能等方面。本文通过试验研究与模拟计算相结合的方式,对不锈钢复合板的力学性能进行了系统的研究。开展了不锈钢复合板单调和循环加载试验研究,提出了适用于不锈钢复合板单调本构模型及简化形式,分析了不锈钢复合板的循环力学行为,并对适用于不锈钢复合板的混合强化模型进行了参数识别。本文的主要工作及结论如下:
(1)完成了6个不锈钢复合板基层材料和复层材料试件和18个不同复合比的不锈钢复合板试件的室温下单调加载试验。提取并分析了不锈钢复合板以及其基层、复层材料的基本力学性能指标。结果表明:不锈钢复合板的单调力学性能随复合比变化明显,且基层和复层材料性能对不锈钢复合板性能影响显著。
(2)利用大型有限元分析软件ABAQUS对不锈钢复合板单调拉伸试件进行了模拟分析。通过与试验结果对比验证后,完成了对试验未覆盖的4种复合比试件的模拟计算。所建模型的计算结果能够很好的与试验结果吻合,可以用于后续对不锈钢复合板力学性能的深入分析。
(3)基于试验数据以及有限元模拟结果,提出了针对不锈钢复合板的三阶段非线性单调本构模型,给出了模型中各力学指标基于复合比和基层、复层材料基本力学性能的预测式。并对非线性模型进行简化,得到了方便根据实际需要调整多折线模型。结果表明:三阶段非线性模型能够很好地对不锈钢复合板单调加载下的力学行为进行预测,简化的多折线模型可以在保证准确性的同时兼顾计算效率。
(4)开展了不锈钢复合板在14种不同加载制度下的循环加载试验,对不锈钢复合板在循环荷载下的宏观破坏模态、塑性行为、延性特征等进行了分析,利用Ramberg-Osgood模型对循环骨架曲线进行了拟合,并对不锈钢复合板的耗能能力进行了定量分析,通过Chaboche混合强化模型对不锈钢复合板循环本构进行了参数识别。
(1)完成了6个不锈钢复合板基层材料和复层材料试件和18个不同复合比的不锈钢复合板试件的室温下单调加载试验。提取并分析了不锈钢复合板以及其基层、复层材料的基本力学性能指标。结果表明:不锈钢复合板的单调力学性能随复合比变化明显,且基层和复层材料性能对不锈钢复合板性能影响显著。
(2)利用大型有限元分析软件ABAQUS对不锈钢复合板单调拉伸试件进行了模拟分析。通过与试验结果对比验证后,完成了对试验未覆盖的4种复合比试件的模拟计算。所建模型的计算结果能够很好的与试验结果吻合,可以用于后续对不锈钢复合板力学性能的深入分析。
(3)基于试验数据以及有限元模拟结果,提出了针对不锈钢复合板的三阶段非线性单调本构模型,给出了模型中各力学指标基于复合比和基层、复层材料基本力学性能的预测式。并对非线性模型进行简化,得到了方便根据实际需要调整多折线模型。结果表明:三阶段非线性模型能够很好地对不锈钢复合板单调加载下的力学行为进行预测,简化的多折线模型可以在保证准确性的同时兼顾计算效率。
(4)开展了不锈钢复合板在14种不同加载制度下的循环加载试验,对不锈钢复合板在循环荷载下的宏观破坏模态、塑性行为、延性特征等进行了分析,利用Ramberg-Osgood模型对循环骨架曲线进行了拟合,并对不锈钢复合板的耗能能力进行了定量分析,通过Chaboche混合强化模型对不锈钢复合板循环本构进行了参数识别。