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幂硬化材料圆锥压入完整塑性区的应力分布模型

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经典接触力学提供了圆锥压入载荷-深度关系及应力分布的弹性解,也指明了任意钝形压头弹塑性压入的应变场近似符合膨胀空腔模型.本文回顾了前人基于膨胀空腔模型与弹塑性力学理论导出的幂硬化材料圆锥压入弹性区的应力解,并进一步借助受内压厚壁球壳应力解给出了圆锥压入塑性区内von-Mises等效应力表达式.通过数值验证发现有限元计算的等效应力与压入理论解在弹性区内较为一致,而在幂硬化材料的塑性区内仍存在较明显偏差.为进一步精准描述幂硬化材料圆锥压入完整塑性区的等效应力,结合量纲分析方法和有限元模拟建立了圆锥压入应力分布的新模型.最终在较大延性材料范围内验证了该模型,结果显示所有计算应力在完整塑性区范围内均与模型预测结果较为一致.
Stress distribution model for the entire plastic zone of conical indentation with power-law hardening materials

陈辉、蔡力勋、彭晖、毛卫国、李微、傅作华、孟铮

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长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室,长沙410114

西南交通大学力学与航空航天学院,成都610031

长沙理工大学材料科学与工程学院,长沙410114

长沙理工大学能源与动力工程学院,长沙410114

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压入 膨胀空腔模型 量纲分析 有限元方法

国家自然科学基金湖南省自然科学基金湖南省教育厅优秀青年基金教育部重点实验室开放基金

521781862021JJ4055320B02819KB04

2023

10.1360/SSPMA-2022-0224

中国科学(物理学 力学 天文学)
中国科学院

中国科学(物理学 力学 天文学)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.644
ISSN：1674-7275
年,卷(期)：2023.53(1)
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