钼基体半径对金刚石膜残余热应力的影响

采用有限元方法分析了钼基体半径对金刚石膜残余应力的影响,得出了膜内径向应力、轴向应力、剪切应力分布的等值线图。结果表明:径向应力在膜内大部分区域为压应力,其最大值随着钼基体半径的增大而减小;轴向应力在金刚石膜的侧面边缘处出现了较大的拉应力,且其值随着半径的增大而增大,与此同时在侧面膜/基界面边缘处出现了明显的应力集中现象;剪切应力的最大值随着钼基体半径的增大而增大。此结论可以在金刚石膜制备过程中,对应力进行有效的控制提供一定的参考价值。     

圆板在局部Gauss温度场作用下的响应分析

基于薄板热弯曲理论,推导了圆板在Gauss(高斯)温度场作用下的挠度和热应力解析表达式,分析了边界条件和局部温度参数对圆板挠度和热应力的影响,为局部温度变化薄板结构的热力学分析提供理论依据.研究结果表明:圆板中心处的挠度和压应力有最大值;在热影响区内,圆板内一点的挠度随着该点到板中心距离的增大呈Gauss型减小趋势;在热影响区外,圆板挠度的变化趋势与圆板边界约束形式和辐照因子有关,辐照因子越大,边界简支圆板挠度越先呈线性减小趋势;圆板挠度的解析解与有限元解一致.在热影响区内,圆板内一点的热应力随着该点到板中心距离的增大呈Gauss型减小趋势,两种边界约束圆板的热应力变化趋势相似;在热影响区外,圆板热应力的变化趋势与圆板边界约束形式和辐照因子有关.     

形状记忆合金增韧大块金属玻璃复合材料界面失效分析

基于线性内聚力模型,建立三维代表性体积单元,对形状记忆合金颗粒与金属玻璃基体界面分离(即界面脱粘)过程进行了有限元模拟,并讨论了弱界面对复合材料力学性能的影响。结果表明:界面性能的好坏显著影响基体与颗粒之间的应力传递;随着界面弹性模量的降低,界面的失效应变越大,复合材料整体的失效应变也越大。     

带边缘缺口碳纤维增强环氧复合材料静态与疲劳破坏特性

本文对碳纤维增强环氧复合材料0°和±45°铺层无缺口和带直边缺口层板,进行了静态拉伸和拉-拉疲劳破坏试验研究,比较和分析了不同铺层材料和有无缺口试件在静态和疲劳的特性以及损伤破坏型式。采用多种方法(声发射装置、两种位移传感器、电影摄影机、光学显微镜和扫描电镜等),检测层板的损伤。结果表明:带有垂直于载荷方向直边缺口的该类铺层碳/环氧层板受静态或疲劳拉伸时,裂缝不是沿缺口长度方向扩展,而是沿界面(纤维方向)扩展;缺口的存在基本上不影响其余无缺口部分的应力。并讨论了它的损伤破坏机理。     

界面弧形裂纹对混凝土开裂强度的影响研究

混凝土由于水分蒸发、干缩、泌水以及骨料与砂浆变形不一致等原因会导致骨料与砂浆的界面层中产生弧形裂纹,从而对混凝土开裂强度产生很大影响.从细观角度将混凝土视作由粗骨料和水泥砂浆组成的两相复合材料,并将界面层视为粗骨料与水泥砂浆的接触层进行分析.首先基于相互作用直推估计(interaction direct derivative, IDD)法,考虑混凝土中骨料颗粒的相互作用,将施加在混凝土表征体积元的远场外荷载等效为无限大基体中含单一骨料的等效外荷载.然后,将等效外荷载转化为最大和最小主应力,基于断裂力学理论得到界面层中弧形裂纹的应力强度因子,并根据复合型裂纹幂准则判断弧形裂纹是否发生开裂,进而来研究混凝土开裂强度的变化规律.通过与数值模拟结果的比较,验证了界面弧形裂纹应力强度因子解析解的有效性,参数分析结果表明,当裂纹与最大主应力垂直或与最小主应力呈45°夹角时,骨料周围弧形裂纹最易发生开裂破坏.随着裂纹长度增加,混凝土受拉和受压开裂强度先减小后增大,且均存在最不利的裂纹长度.混凝土开裂强度随着骨料体积分数的增加而增大,随着骨料粒径的增大而减小.在裂纹长度较小时,增大骨料的弹性模量有利于提高混凝土开裂强度.骨料周围承受同号应力可以提高混凝土的开裂强度,反之,异号应力会降低开裂强度.     

指数型功能梯度材料平面问题热应力通解

研究了功能梯度材料平面问题的热应力场,首先引入热弹性位移势函数,得到温度场的应力解;然后引入Airy应力函数,通过求解功能梯度材料平面问题的基本方程,得到不考虑温度时的应力,叠加后得到平面问题的热应力通解.     

工程材料的屈服条件研究

通过对σ_m,τ_P和S₂这三个应力分量在应力空间中几何意义的分析,并且与实验结果进行比较,得到了适用于各种各向同性材料的比较理想的屈服条件。     

颗粒弥散增强型核辐射屏蔽材料强度模型研究

基于微观力学的均匀化理论,旨在从核辐射屏蔽材料的微观结构、物理特性的角度出发,通过多尺度方法研究了材料宏观的机械力学性质.主要研究对象为颗粒弥散增强的孔隙基体材料,推导出了此类复合材料（金属基材料、非金属类材料）的强度准则模型,可预测微观孔隙率与颗粒相体积分数对材料宏观强度的影响.在塑性极限分析法的理论框架下,在介观上成功引入了速度场跳动来描述两相界面间的力学特性,利用刚性核的球体胞元模型进行求解.最后,选用了界面速度为0的速度场对模型进行研究,并初步探讨了界面效应对材料性能的影响.     

包括各向异性效应在内的地球介质中井孔的稳定性

为了研究地球介质深的斜井（这种井既受到内压又受到非静水应力场的作用）有必要发展一种分析表述方式，这种表述方式包括井孔周围应力的三维分析，并把它和井孔内压组合后，求出总应力分布的近似解。在实际现场条件睛，井孔的取向、原地应力和岩层层面倾斜都可能是任意的。对井孔的拉伸破坏和剪切破坏都进行了研究，当井孔最小主应力超过拉伸强度时，出现拉伸破坏，这就是拉伸破坏准则，对剪切破坏而言，采用了向向异性材料的修正的     

反映混凝土单边效应的弹塑性损伤本构模型及应用

为了尽可能有效和准确地描述混凝土材料的非线性力学特性,在研究国内外混凝土损伤本构模型的基础上,基于连续介质损伤力学和不可逆热力学的理论框架,采用统一强度理论作为屈服破坏准则,分别定义拉、压双标量损伤来考虑材料的拉、压迥异特性,同时引入反向加载影响因子以修正拉压交替循环加载时材料的单边效应,以及多轴应力状态下拉、压损伤累积的相互影响,最终采用显式积分算法建立了一种改进的混凝土弹塑性损伤本构模型.不同素混凝土加载试验模拟结果初步验证了建议模型的有效性,而通过对含I型裂缝的混凝土简支梁试验进行数值分析,结果表明,所得的荷载 挠度曲线与试验结果吻合良好,进一步检验了模型应用于结构非线性分析的有效性.     

静止平面应力裂纹尖端的静水应力相关理想塑性应力场

在裂纹尖端的应力分量都只是θ的函数的条件下,利用平衡方程和静水应力相关屈服条件,本文导出了静止平面应力裂纹尖端的静水应力相关理想塑性应力场的一般解析表达式.将这些一般解析表达式用于具体裂纹,我们就得到Ⅰ型和Ⅱ型裂纹尖端的静水应力相关理想塑性应力场的解析表达式.     

各向异性双材料界面裂纹的分叉

本文对各向异性弹性双材料界面裂纹的分叉问题进行了系统的分析。建立了位错密度分布函数的奇性积分方程。提出了分枝裂纹应力强度因子及能量释放率的显式表达。这些表达式中含有与界面平行的应力分量σ₀的贡献。 文中还着重阐明了水平应力分量σ₀对分枝裂纹能量释放率的重要影响。这种影响可以明显改变裂纹扩展方向。     

塑性本构关系和塑性体积变形

在塑性本构关系的研究中,人们一直延用着单一曲线假设和维象理论的屈服条件.因此,不但使得塑性变形过程中的理论问题得不到解决,而且由此得到的本构关系只能近似地用于少数塑性性能很好的材料.本文在作者于1984年导出的σ_m,τ_p,S₂空间内对塑性变形进行分析,根据相似曲线假设和在σ_m,τ_p,S₂空间建立的更加理性化的屈服条件建立的全量本构关系,较好地描述了各种工程材料在各种应力状态作用下的塑性变形规律及塑性变形时的体积变化规律.根据σ_m,τ_p,S₂以及它们各自引起的变形的相互独立性,还较好地解决了偏离简单加载的问题,并从理论上提出了材料在拉伸时失稳的原因.使塑性力学中的几个疑难问题得到了解决.为建立一个与材料变形行为一致的更加理性化的新塑性理论体系奠定了基础.     

界面性能对陶瓷基复合材料桥联增韧的影响

对单向纤维增强陶瓷基复合材料内垂直于纤维的基体裂纹扩展和偏转条件进行研究,侧重于界面性能对裂纹尾区桥联力学分析的影响。结果表明:在界面相脱粘摩擦区和弹性滑移区共同影响下,界面韧性g_i与增强纤维相关联参量(σ_cr²r/E_f)比值是界面脱粘的重要控制条件,并决定主裂纹是否转向,脱粘发生后脱粘摩擦区的长度取决于摩擦力τ₀并与其成反比.此外,界面厚度、剪切模量等也对桥联断裂分析产生重要影响.     

压电螺型位错和含界面裂纹圆形夹杂的电弹干涉效应

研究了在无穷远反平面剪切和面内电场共同作用下压电材料基体中一个压电螺型位错与含界面裂纹圆形弹性夹杂的电弹耦合干涉作用．运用复变函数方法,获得了该问题的一般解答．作为典型算例,求出了界面含一条裂纹时,基体和夹杂区域复势函数的封闭形式解以及裂纹尖端应力和电位移场强度因子．应用扰动技术和广义Peach-Koehler公式,导出了位错力的解析表达式．数值结果表明,界面裂纹对压电螺型位错与夹杂的干涉具有强烈扰动效应,当裂纹长度达到临界值时,可以改变其干涉机理．同时,分析说明压电材料中软夹杂可以排斥基体中的位错．     

三维无限接合体双材料多界面裂纹的超奇异微积分方程法

利用有限部积分的概念,导出了三维无限接合体中多个界面裂纹,在任意载荷作用下的超奇异微积分方程组.数值分析中,未知的位移间断采用基本分布函数和多项式乘积的形式来近似,其中基本分布函数是根据界而裂纹应力的振荡奇异性来选取的.作为典型算例,研究了存在两个矩形界面裂纹时,裂纹之间距离、裂纹形状及双材料弹性常数对应力强度因子的影响.计算表明,应力强度因子随裂纹间的距离的增大而减小.     

应力途径、岩石的强度和体积膨胀

在以下三种应力途径实验中,研究了济南辉长岩和房山花岗岩的强度和体积膨胀:A型——增加最大主应力σ₁使岩石破坏;B型—从某一应力状态开始,保持σ₁不变而减小围压,直至岩石破坏;C型——保持σ₁不变增加围压,这时岩石不发生破坏,结果表明,岩石强度与体积膨胀及应力途径有关,在一定条件下,B型实验岩石强度较A型为低,与A型实验中岩石的体积膨胀相比较,B型实验中岩石处于一种过密状态,而在C型实验中处于一种超膨胀状态。     

无限圆柱体旋转运动时的热应力

研究旋转对确定边界条件下无限圆柱体的影响.当热荷载沿径向作用时,给出了旋转圆柱体中热应力、位移和温度的分析过程.当无限弹性圆柱体部分弯曲界面有常温作用,而其余界面维持零温度时,讨论其热动应力的分布.圆柱体表面绝缘材料熔化时出现这种情况.得到了应力分量、位移分量和温度的解和数值结果.提出的半解析法所得到的结果,与早期采用方法所得到的结果比较,发现两者显示出很好的一致性.     

加捻纤维复合材料三维残余应力分析

本文提供一种对于含有加捻纤维束的复合材料由于固化而产生的热残余应力的分析研究.纤维束中的纤维经过加捻产生了一种螺旋形状,这种形状所产生的三维热弹性力学问题可以利用能量法获得解答.这个问题的热残余应力场可以表示为纤维、基体材料的性质以及纤维束几何参数的函数.纤维/基体界面上的残余应力(包括环向和径向的应力)都可以从这些分析中得到.本文分析的结果表明:加捻纤维束构成的复合材料,由于纤维的适当加捻,可以减弱由于纤维与基体各具不同的热膨胀系数而产生的热固化残余应力.     

下期目录预告

阿拉坦仓　张鸿庆　钟万勰　矩阵多元多项式的带余除法及其应用周泽宣　ＴａｎＳｏｏｎＫｅａｔ　林建忠　含悬浮固粒射流界面稳定性研究李　粤　李立希　吴学谋　泛系方法论与幻方构造陈建康　黄筑平　白树林　颗粒增强复合材料相界面的动态应力分析谢伟松　陶建华　用ＬｅｖｅｌＳｅｔ算法模拟孤立波与前台阶的相互作用孙　璐　邓学钧　运动分布荷载作用下无限大板的稳态响应武建勋　用链式模型讨论圣文南原理张英世　文克尔地基上中面单向受拉(压)的阶梯式单向矩形薄板的振动张继业　杨翊仁　曾　京　无限维关联系统的弦稳定性何吉欢　凑…