1. 2020年3月，Peilin Fu, Jianghong Yuan, Xu Zhang, Guozheng Kang, Ping Wang, Qianhua Kan*. Forced vibration analysis of blade after selective laser shock processing based on Timoshenko's beam theory. Composite Structures, 2020, 243:112249.   中科院 1区,IF=5.138，博士生：伏培林

       考虑叶片经激光冲击选区强化后的弹性模量梯度和残余压应力分布，将激光冲击选区强化后的变截面叶片简化成含轴向载荷的预应力功能梯度阶梯梁。基于Timoshenko梁理论，将预应力转化成附加的横向激励载荷，并利用梁段间的变形连续性条件，获得到了叶片在简谐激励下的强迫振动解，讨论了不同强化区域、强化层深度以及单/双面冲击方式对叶片挠度响应的影响，可为激光冲击强化工艺参数的进一步优化提供一定指导意义。 

2.2020年4月，Zhao J, Kan Q*, Fu P, Guozheng Kang, Ping Wang. An elasto-plastic contact solving method for two spheres[J]. Acta Mechanica Solida Sinica, 2020(3). 中科院3区, IF=2.008，博士生：赵吉中

        基于Hertz弹性接触理论，提出了一种两球接触的弹塑性接触求解方法。该模型在不同材料参数、接触体半径和法向外载荷等接触条件下，均能较好地预测接触压力分布情况，其最大接触应力和接触片半径的相对误差均在±5%以内；同时，该方法的预测精度和适用性均远优于目前流行的弹塑性接触求解方法。该方法克服了现有方法中材料模型和接触材料的局限性，能够有效地预测接触应力分布和接触片尺寸，且不需要迭代求解，便于工程弹塑性问题求解。

3.2020年11月，J. Zhao, H. Miao, Q. Kan*, P. Fu, L. Ding, G. Kang, P. Wang, Numerical investigation on the rolling contact wear and fatigue of laser dispersed quenched U71Mn rail, International Journal of Fatigue, 143 (2021).  中科院1区, IF=3.673，博士生：赵吉中

数值研究了激光弥散淬火（LDQ）技术对U71Mn钢轨滚动接触磨损和疲劳的影响。首先，基于改进的Abdel Karim-Ohno的材料模型，建立了具有LDQ导轨的三维弹塑性模型，并采用移动载荷法施加了等效的接触载荷。随后，结合延性疲劳理论和Smith-Watson-Topper疲劳评估方法，分别研究了U71Mn钢轨的滚动接触磨损和疲劳性能。结果表明，LDQ处理对疲劳裂纹萌生寿命影响很小，但可以显着提高钢轨的耐磨性。

4. 2021年3月，Jizhong Zhao, Peilin Fua, Xu Zhang, Liucheng Zhou, Ping Wang, Qianhua Kan*, An effective method for calculating elasto-plastic contact pressure and contact patch size under elliptical, circular and line contact conditions, Applied Mathematical Modelling, 2021.  中科院1区, IF=3.633，博士生：赵吉中

  根据赫兹接触理论，考虑材料的应变硬化，提出了一种有效的计算方法，用于求解任意光滑连续接触条件下的弹塑性接触压力和接触斑大小。推导了弹塑性椭圆、圆形和线形接触条件下接触斑大小和接触压力的显式表达式。通过将预测结果与有限元仿真结果进行比较，评估了所提方法的准确性和适用性。最后，通过将预测结果与文献中的典型结果进行比较，进一步验证了所提方法的准确性。结果表明，该方法具有较高的计算精度，可以有效地预测不同接触材料，接触体的尺寸和法向外载荷等条件下弹塑性椭圆、圆形和线形接触下的接触压力分布，并显示出对不同接触材料，接触体的尺寸和正常外部载荷以及弹性接触的普遍适用性。

5.2021年4月，赵家祥,李建,梁志鸿,邱博,阚前华.超弹性NiTi合金率相关相变图案演化模拟[J].材料工程,2021,49(04):102-110. EI，硕士生：赵家祥 

        基于超弹性NiTi合金薄板在不同温度下的拉伸实验结果,采用三段线性弹塑性本构模型,通过热物理常数等效法考虑相变潜热对温升的影响,利用有限元软件ABAQUS对相变图案演化进行模拟,揭示相变图案演化的率相关性机理。模拟结果表明:超弹性NiTi合金在拉伸过程中发生应力诱发马氏体相变,宏观表现为局部相变带的萌生、扩展与合并;由于相变潜热的释放,相变带的萌生伴随着局部温升,温升的峰值与加载应变率密切相关;局部相变带与加载方向成一定夹角,角度为50°～65°;随着加载速率增加,试样从等温向绝热状态转变,相变应力与局部温升随之增加,相变更容易在低温区域萌生,导致相变带数量不断增加;模拟的超弹性NiTi合金在不同应变率下的相变图案及温度场演化与实验结果吻合较好,为阐明该合金的相变局部化演变过程提供了参考。 

6. 2021年5月，团队博士生赵吉中获2021年西南交通大学“自强之星”称号（2/10)，博士生：赵吉中

7.2021年6月，软件著作权获授权：伏培林，王斌，赵吉中，张鹏，朱艳坤，张哲峰，阚前华，基于MATLAB 2019平台的接触安定分析软件，博士生：伏培林

       接触问题在轴承设计、齿轮传动、滚轧以及轨道交通等工程领域中广泛存在。接触安定极限载荷系数的合理评估，对于轴承、齿轮及轮轨等相关工程构件的结构优化和承载能力提高具有重要工程意义。然而，经典的接触安定评估方法仅适用于理想弹塑性和线性随动硬化材料，且对使用者的安定理论、接触力学及数学功底要求较高，不利于工程应用；而通过有限元软件进行安定分析时，由于其接触参数设置复杂、几何建模繁琐、计算成本较高等问题同样为安定分析带来了巨大挑战，并且由于该问题较高的非线性还会导致较差的计算收敛性。因此，通过对现有接触安定评估方法的集成和进一步完善，基于MATLAB 2019平台开发了用于接触安定分析的软件：基于MATLAB 2019平台的接触安定分析软件（Contact_Shakedown_V1），可适用于理想弹塑性、线性随动硬化及Chaboche非线性随动硬化材料的平面应变线接触和点接触问题的安定分析。用户可以通过设置接触体几何尺寸、材料属性及接触载荷等参数，进而快速地开展多种接触问题的安定分析。该软件的所有计算结果均通过文本和图片两种形式共同显示，方便用户了解计算结果。此外，软件界面简单、收敛性好、操作便宜、仅需输入少量参数，极大地降低了用户对安定理论、接触力学及数学功底的要求，并同时提升了计算效率。

8.2021年5月，软件著作权授权：冯大刚，赵吉中，阚前华，基于MATLAB 2016平台车轮磨耗分析软件，硕士生：冯大刚

       通过对现有磨耗计算理论进行集成并结合相关接触算法、纵向牵引模型，考虑温度的影响，开发了用于计算车轮磨耗的分析软件：基于Matlab2016平台的车轮磨耗分析软件（Wheel trad wear V1），可适用于车轮磨耗分析。该软件的计算结果通过仿真动态显示，并可以提取数据并保存结果。此外，该软件界面完善，操作方便，仅需要输入少量的参数，极大的降低了用户对磨耗计算理论、编程能力及数学功底的要求，提高了计算效率。本软件设计说明书针对软件的设计思路及操作方法进行了描述，为进行相关研究的学者提供了指导作用，根据该设计说明书可对软件进行学习操作。软件的各个模块满足了基础工程应用的需求，尚有不足待改进的地方，希望软件操作者给予相关意见，便于丰富和完善软件的相关应用。

9.2021年6月，团队硕士研究生顺利毕业：冯大刚，时丕顺

10.2021年11月, Peilin Fu, Jizhong Zhao, Xu Zhang, Guozheng Kang, Ping Wang, Qianhua Kan*. Elastic shakedown analysis of two-dimensional thermo-elastic rolling/sliding contact for a functionally graded coating/substrate structure with arbitrarily varying thermo-elastic properties. Composite Structures, 2021, accept. 中科院 1区, IF=5.407, 博士生：伏培林

       考虑表面功能梯度涂层内剪切模量、屈服应力、热膨胀系数、热导率以及热扩散系数沿厚度方向的任意梯度分布，基于共轭梯度法，求解了含表面功能梯度涂层的热弹性相似体的滚动/滑动接触问题；并基于静力安定理论，建立了功能梯度热弹性-理想塑性结构的接触安定模型，讨论了滚动速率、摩擦系数、物性参数梯度分布形式以及涂层厚度对弹性安定极限和弹性极限的影响，以期为功能梯度涂层的进一步优化设计提供一定指导。

11.2021年10月团队学生获奖：

博士研究生国家奖学金：赵吉中

优秀研究生：赵吉中，赵家祥

优秀研究生干部：梁志鸿

明诚奖：陈佳，王梦凡，王淑娜，张雪莲

12.2021年12月6-8日，课题组阚前华教授率团队博士生徐祥、丁立、赵吉中、刘宇轩及硕士生张雪莲在“The 12th International Conference on Structural Integrity and Failure”分别做学术报告。

13.2022年3月课题组博士研究生赵吉中获全国铁路向上向善好青年称号。

14. 2022年3月，Xu, X., Wang, Z., Gao, G., Zhang, X., Kang, G., Kan, Q., The effect of microstructure evolution on the ratchetting-fatigue interaction of carbide-free bainite rail steels under different heat-treatment conditions, International Journal of Fatigue (2022)  中科院1区, IF=3.673，博士生：徐祥

        在不同热处理条件下对无碳化物贝氏体 (CFB) 钢轨钢进行了强调棘轮的低周疲劳试验。通过宏观和微观表征研究了微观结构和残余奥氏体 (RA) 对棘轮疲劳相互作用的影响。结果表明，CFB钢轨钢表现出非饱和和应变幅相关的循环软化特征，并在不同的应力水平下表现出不同的棘轮行为和失效模式。棘轮促进了稳定位错亚结构的发展和块状RA的转变。在线控冷条件下1380级CFB钢的抗疲劳性能优于空冷条件下1280级CFB钢。

15. 2022年3月， Peilin Fu , Jizhong Zhao , Xu Zhang , Guozheng Kang , Ping Wang ,Qianhua Kan , Thermo-mechanically coupled sliding contact shakedown analysis of functionally graded coating-substrate structures, International Journal of Mechanical Sciences (2022)。中科院 1区, IF=5.33, 博士生：伏培林

       由弹性安定极限和弹性极限组成的滑动接触安定图对于进一步优化功能梯度（FG）涂层参数具有重要意义。由接触副的相对滑动速度引起的摩擦热会引起热应力和接触参数的变化。然而，热机械耦合效应对 FG 涂层 - 基板结构的滑动接触振动图的影响仍未揭示。因此，提出了一种数学优化模型来绘制考虑温度相关摩擦系数和屈服应力的安定图。基于热弹完美塑性材料模型和FG涂层的多层近似，通过采用共轭梯度法和离散卷积-快速傅里叶变换算法获得所需的具有与温度相关的摩擦系数的热弹性应力场。结果表明，摩擦热会引起弹性安定极限和弹性极限的减小，增加滑动速度可以增强减小。此外，摩擦热可以提高表面附近的残余拉应力，并削弱距离表面较大深度的残余压应力。同时，摩擦系数的温度依赖性会引起弹性安定极限和弹性极限的增加，但温度依赖性屈服应力的引入由于屈服应力的轻微热致变化，对安定曲线没有明显的变化。

16.2022年1月， Jizhong Zhao, Xing Pang, Peilin Fu, Yuan Wang, Guozheng Kang, Ping Wang, Qianhua Kan. Dynamic constitutive model of U75VG rail flash-butt welded joint and its application in wheel-rail transient rolling contact simulation, Engineering Failure Analysis, 2022, 134, 106078.中科院 2区, IF=3.11, 博士生：赵吉中

       钢轨焊接接头是高速铁路的薄弱环节之一，其动态性能对高速列车的安全性、稳定性和舒适性有重要影响。本文研究了U75VG钢轨闪光对焊接头不同区域的动态力学响应。结果表明，U75VG钢轨闪光对焊接头母材（BM）、焊接区（WZ）和热影响区（HAZ）具有明显的应变率效应，即材料强度随加载应变率的增加而增加。WZ的强度与BM相似，但韧性远低于BM。热影响区的韧性与WZ相同，但其强度远低于BM和WZ。根据试验结果，建立了一种改进的动态本构模型，合理地模拟了从准静态加载到动态加载的不同区域的应力-应变曲线。对钢轨焊接接头与车轮在不同条件下的瞬态滚动接触进行了有限元分析。与准静态轮轨接触模拟结果相比，考虑动态效应后，钢轨焊接接头各区域的等效塑性应变显著增加，呈现非均匀分布。当车轮接触不同区域之间的接合处时，冲击将在钢轨焊接接头处造成显著的应力集中。隐式动力分析的最大轮轨载荷约为准静态分析的4~12倍。随着轴重和行车速度的增加，钢轨焊接接头各区域的最大接触压力、等效应力和等效塑性应变逐渐增大。

17.2022年4月，Xiang Xu, Ziyi Wang, Xu Zhang, Guhui Gao, Ping Wang, Qianhua Kan, Strain amplitude-dependent cyclic softening behavior of carbide-free bainitic rail steel: Experiments and modeling,International Journal of Fatigue,2022,161,106922.中科院1区, IF=3.673，博士生：徐祥

        对无碳化物贝氏体（CFB）钢轨钢在不同应变幅值下的循环变形特征和滞回曲线演化进行了实验研究。提出了一种考虑指数差演化系数的修正屈服函数，考虑了强度差效应，引入应变-距离相关系数来考虑瞬态BaSCCHEGER效应。此外，在各向同性和运动硬化规则中引入了Logistic剂量响应函数和循环软化函数。最后，模拟结果与实验结果的比较表明，该模型能够合理地描述CFB钢轨钢的应变幅值相关循环软化。

18.2022年4月，Jizhong Zhao, Peilin Fu, Xiang Xu, Xu Zhang, Ping Wang, Qianhua Kan.  A cyclic visco-plastic constitutive model for the ratcheting behavior of U75VG rail steel under a wide range of loading rates, Engineering Failure Analysis, 2022, 138, 106342. 中科院 2区, IF=3.11, 博士生：赵吉中

          进行了U75VG钢轨钢在不同加载速率下的单轴拉伸、应变控制和应力控制循环变形试验。试验结果表明，U75VG钢轨钢具有明显的率变拉伸、循环软化特征和棘轮行为。此外，在速率相关实验结果的基础上，将速率相关同位素电阻和棘轮因子分别引入各向同性和运动硬化规则，建立了一个新的循环粘塑性本构模型。与经典的循环粘塑性模型相比，该模型能够合理地模拟不同加载速率下的拉伸、应变控制和应力控制循环变形行为。最后，验证了在大范围加载速率下棘轮行为的预测能力。

19.2022年5月，Xuelian Zhang, Jian Li, Zhihong Liang, Qianhua Kan. Design and finite element simulation of shape memory polyurethane self-folding structures, Engineering Failure Analysis, 2022. 中科院 2区, IF=3.11, 硕士生：张雪莲

        具有形状记忆效应（SME）的材料可以作为自变形结构的致动器，但现有的SME致动器的设计和选择方法比较复杂。在这项工作中，提出了一种高效且简单的方法来选择不同设计形状和尺寸的形状记忆聚氨酯（SMPU）致动器。首先，对SMPU进行了力学和形状记忆实验，以获得其基本力学和形状记忆性能。然后，通过引入不同形状和尺寸的SMPU作动器，设计了一种自变形结构。其次，为了选择最佳结构的SMPU致动器，通过模拟自变形过程进行有限元分析。最后，基于最小不可恢复应变和最大恢复弯矩的准则，选择两种执行器协同驱动设计的自变形结构。通过模拟和实验的自变形过程对比，验证了该方法的可行性。这对自变形结构作动器的设计和选择具有指导意义。

20.2022年5月，课题组三名硕士研究生答辩毕业：赵家祥，张晨，姜礼益

21.2022年9月，课题组新进四名硕士研究生：李思雨，李嘉伟，邵宬超，唐俊杰

22.2022年8月，课题组硕士研究生吴弋航代表西南交通大学参加第十三届全国周培源大学生力学竞赛“理论设计与操作”团体赛，获“特等奖”（冠军，刷新学校最好成绩）

23.2022.10，博士研究生国家奖学金：伏培林；硕士研究生国家奖学金：张雪莲

24.2022.10，西南交通大学明诚奖：吴弋航；西南交通大学优秀毕业生：伏培林，王梦凡

25.Li Ding, Chao Yu, Xu Zhang, Zefeng Wen, Qianhua Kan, Guozheng Kang, Incremental strain gradient plasticity model and torsion simulation of copper micro-wires, International Journal of Mechanical Sciences, 2022 ,Accept. (IF：6.772，SCI中科院分区1区TOP )，博士生：丁立

       实验观察表明，铜微丝的扭转变形表现出明显的试样尺寸效应和晶粒尺寸效应。在本工作中，基于循环塑性J2流动框架，建立了一个高阶应变梯度增量本构模型，描述了铜微丝扭转变形中的这种特殊现象。在随动硬化部分，考虑了试样和晶粒尺寸对塑性硬化的耦合效应。在数值实现方面，提出了一种能够独立求解梯度场和塑性应变增量的有限元迭代算法。最后，使用三维用户定义的单元和用户定义的材料子程序将所提出的模型实现到有限元软件ABAQUS中。结果表明，由于合理地考虑了式样和晶粒尺寸的影响，该模型能够捕捉到铜微丝扭转变形的特殊尺寸效应。这为应变梯度塑性理论与循环塑性本构模型的结合提供了良好的基础。

26. Liang Z, Li J, Zhang X, et al. A viscoelastic-viscoplastic constitutive model and its finite element implementation of amorphous polymers[J]. Polymer Testing, 2022: 107831.

 (IF：4.931，SCI中科院分区1区TOP )，博士生：梁志鸿

       非晶态聚合物具有显著的温度和速率依赖性变形行为。基于多级松弛的粘弹-粘塑性模型与三单元粘弹性模型的组合建立了描述非晶态聚合物玻璃化转化温度(θg)上下区间力学性能变化的本构模型。在这个模型中，建立了一个指数形式的体积分数演化方程，反映了玻璃相和橡胶相在不同温度下的变化，并编译用户定义的材料子程序(VUMAT)植入到ABAQUS中。应变软化和屈服应力在θg上下的率相关行为被合理地捕捉。同时，对材料的蠕变和松弛行为进行了描述。最后,带圆孔哑铃板和速率相关的压膜过程用VUMAT模拟实现。结果表明，所实现的模型能够合理地预测非晶态聚合物的结构响应。

27.Xiang Xu, Li Ding, Hongchen Miao, Zefeng Wen, Rong Chen, Qianhua Kan,Guozheng Kang.aNonproportionally multiaxial cyclic plastic deformation of U75 rail steel: Experiment and modeling. International Journal of Fatigue 168 (2023) 107480..中科院1区, IF=3.673，博士生：徐祥

       U75V钢轨钢分别在单轴和多轴应变控制循环载荷下表现出循环软化和硬化。U75V钢轨钢的棘轮行为取决于非比例附加硬化导致的加载路径。将包含田中非比例参数的新演化方程引入循环塑性本构模型的各向同性和运动硬化规则中，以描述循环软化/硬化特征和多轴棘轮行为。模拟结果与相应的实验结果一致。建立了轮轨循环滚动接触的有限元模型，研究了非比例多轴对滚动接触疲劳寿命的影响。

28. Peilin Fu,Jizhong Zhao,Xu Zhang,Hongchen Miao,Zefeng Wen,Guozheng Kang,Qianhua Kan. Three-dimensional tractive rolling contact analysis of functionally graded coatingsubstrate systems with interfacial imperfection and frictional anisotropy. Composite Structures, 2023.   中科院 1区,IF=5.138，博士生：伏培林

       本文对功能梯度涂层-基底系统进行了三维牵引滚动接触分析。表面摩擦各向异性由库仑正交各向异性摩擦定律描述，涂层-基底界面处应力和位移的不连续传输由耦合的类位错和类力界面缺陷表示。采用多层模型对具有任意变化热弹性特性的涂层进行建模，并采用共轭梯度法和离散卷积快速傅里叶变换算法获得了牵引滚动接触的空间热弹性响应。计算结果表明，随着横向摩擦系数与纵向摩擦系数之比的增大，最大牵引力增大，滑移区减小，界面缺陷会引起等效应力的明显跳跃。此外，由于轻微的摩擦热效应，热参数的不均匀分布对接触压力的影响远低于剪切模量的影响。