[發明專利]一種變形與其控制因素之間關系規律研究的新方法

在審

• 申請號: 201710305133.3
• 申請日: 2017-05-03
• 公開（公告）號: CN107195232A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 王昌益;蘇煒
• 申請（專利權）人: 王昌益
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 耿霞

1.一種變形與其控制因素之間關系規律研究的新方法，其特征在于，包括如下步驟：

⑴對向擠壓條件下材料變形規律的研究方法

①壓縮位移規律

介于過質心的橫斷面與外作用斷面之間，試件內部任意點的壓縮位移量為

式中，x表示任意點的壓縮位移量，L表示試件的原有長度，l表示試件縱向中心線上任意一點與壓縮作用面中心點的距離，E_pm表示試件的最大壓縮虛度，σ表示外作用壓縮應力，ρ表示產生應力的作用質量；

②拉伸位移規律

在壓縮作用控制下，在垂直于壓縮作用方向上，試件產生拉伸變形或膨脹變形；最大拉伸位移點位于過質心的橫斷面與試件側面的交線上，最小拉伸位移點位于試件質心；

試件內部任意點的拉伸位移為

y=∫0t(∫0tELσdtρ)dt=∫0t(∫0t2blymaxσdtR2Lρ)dt]]>

式中，y表示試件內任意點的拉伸位移，y_max表示變形件體內的最大拉伸位移，b為過試件質心的橫斷面上的任意受拉伸應力作用點與試件質心之間的距離；L表示試件的原有長度；l表示拉伸位移點與外力作用面之間的距離；

③剪切變形和作用規律

在壓縮作用條件下，變形體內任意質點的拉伸位移與壓縮位移的合成量等于該質點的實際位移；該質點所接受的拉伸應力與壓縮應力的合量等于該質點接受的合應力；

剪切點的剪切位移為

式中，σ_Fi和σ_F1(i+1)表示相鄰兩點的虛應力分量，表示σ_F1i的方向線與剪切應力l_τ方向線之間的夾角；表示σ_F1(i+1)的方向線與剪切應力l_τ方向線之間的夾角；

④張裂變形和作用規律

在等力對壓作用控制下，在受壓縮試件中的張裂變形軌跡由拉伸應力和材料的可變形性質兩種因素控制；

任意兩質點之間的分裂位移即距離增量為

Δy=∫0t[∫0t(σFy(j+1)-σFyjρ)dt]dt]]>

這個分裂位移構成了張裂變形量；

⑤不等力壓縮或拉伸作用條件下的變形研究

變形體整體的位移等于它的質心位移，其它點的位移減去質心的位移等于其它點的變形位移；控制整體位移的作用力等于對向兩個擠壓作用力之向量和。在壓縮作用條件下，變形體內的壓縮與拉伸變形圍繞質心形成規律，反映出變形體內受作用和變化自成體系的特性；

⑥作用中心與變形中心

當物體表面有多點受作用時，受作用物體內的應力由各個受力點應力分配、傳遞、合成而成，而且，在受作用物體內常常能夠合成一個作用中心和變形中心；球體內任意一點的應變為

ϵ=∫0t[∫0t(Er02r2σ0ρ)dt]dt]]>

式中，ε表示內應變，是指在內應力σ控制下內變點的位移量；E表示變形體內任意應變點的虛度，即可變形、可位移程度的特征指數，是一種隨著應變點位置變化而變化的變參數；

⑵利用波動規律研究變形的方法

①點作用下的波動于變形規律研究方法

應力分配與傳遞規律直接控制受作用物體內部的波動規律和內應變分配規律，內應變即內應力控制產生的變形位移為

ϵi=li=∫xutEi(v0+∫xutr02r21ρ3Fπcosθidt)dt]]>

式中，σ_i表示變形體內任意點的應變，l_i代表內應力作用點的線性位移，即變形量，E_i是內應力作用點的可變形性質度量值，v₀代表內應力作用點的初始位移速度，F代表外力，ρ代表應力作用點的受作用質量，t代表作用和變形時間，x代表內應力作用點所在波前面與該任意點之間的最大距離，u代表波速和內應力的傳遞速度；

②一個端點接受作用條件下，桿狀物體內部的波動變形規律

桿狀物體內任意應力產生的應變為

ϵji=∫xutEji(v0+∫xut1Sjρ3Fπcosθjidt)dt=lji]]>

式中，S_j表示桿狀物體內任意傳遞作用的球截面，E_ji表示桿狀物體內第j個波前面上第i個應力作用點的虛度；F表示外力；θ_ji表示該應力作用點與外力F之間的夾角；l_ji表示該應力作用點的位移，等于該點的應變；

③對向擠壓或拉伸作用條件下，桿狀物體內部的波動變形規律

桿狀物體內部任意應力作用點的變形位移即應變是

x=ϵ=∫xutE[v0+∫xut(1Sjρ3Fπcosθji-1Sj′ρ3Fπcosθji′dt)]dt=lji]]>

式中，E表示桿狀物體內任意點的虛度即可位移特性參數。

⑶斷裂與作用和試件性質之間關系規律的一種研究方法

對于這個實驗涉及的斷裂變形與其控制作用和斷裂條件以及試件的性質之間的關系，可以采用一種簡單分析研究方法，叫作用學斷裂分析方法，該方法由斷裂裂隙的長度與其控制作用力和斷裂變形性質參數即虛度三者之間的關系式確定

l=∫0t(∫0tEtFmdt)dt]]>

式中，l表示斷裂裂隙長度，E_t代表斷裂虛度，表示可斷裂條件和材料的性質，m表示控制斷裂的主動作用物體的質量，t表示斷裂作用和斷裂變形時間；

計算預制件的實度值T＝1-E，然后，計算在保證不斷裂條件下，該試件在本實驗確定的作用條件下所能承受的最大作用力F_max＝TF。