陶瓷材料动态压缩损伤本构模型

运用细观损伤力学理论,从动态压缩载荷下陶瓷材料内翼型裂纹的产生和扩展的损伤机理出发,建立了陶瓷材料的弹脆性动态损伤本构模型,给出相应的损伤演化方程.假设裂纹成核满足Weibull分布,讨论了成核分布参数、原始缺陷尺寸对材料动态断裂应力、断裂应变的影响,并用动态损伤演化模型计算了冲击载荷下AD90陶瓷的动态应力应变曲线,计算结果和实验结果符合很好.     

微结构非局部效应的多重性模型及在微梁弯曲中的应用

基于Eringen非局部弹性理论,直接利用逐次逼近法推导了非局部应力场的精确表达,该精确的非局部应力可具体表示为一个无穷级数的形式. 然后以微梁的横向弯曲和纯弯曲变形为例,建立平衡方程并求解及分析了挠度受非局部效应的影响. 结果表明：根据所取非局部小尺度参数大小的不同,非局部微梁的弯曲挠度可低于也可以高于经典力学下的挠度,非局部效应的增大可提高亦可降低结构的抗弯刚度. 本文结果证明了Wang以及Lim等人分别提出的两种相反的非局部模型的各自正确性. 同时首次发现,弯曲挠度随着非局部效应的增大而上下波动且存在若干跳跃点,挠度是非局部小尺度参数的非单调函数,研究同时给出了一种确定材料非局部常数的建议途径.     

Al2O3陶瓷材料应变率相关的动态本构关系研究

采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷的动态力学性能进行了研究,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线。结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系,在较高的应变率范围内,陶瓷材料的动态应力应变关系是应变率相关的;材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大。基于损伤力学的基本理论,给出了Al2O3陶瓷的一维损伤型线性弹脆性本构模型。根据SHPB实验结果确定模型中的参数,得到了Al2O3陶瓷应变率相关的损伤型动态本构方程。     

考虑轴力二阶效应的损伤梁弯曲摄动解

将损伤梁等效为阶梯型变刚度Euler-Bernoulli梁，利用Heaviside广义函数，给出了阶梯型变刚度梁抗弯刚度的统一表达式．在此基础上，考虑轴向压力二阶效应，并以损伤为摄动参数，得到了均布横向载荷作用下，简支损伤梁弯曲挠度的一阶和二阶摄动解析解，并数值分析了摄动解析解的精度和损伤梁的弯曲变形特性，结果表明：随着轴向压力和刚度损伤参数的增加，挠度一阶和二阶摄动解析解误差增加，挠度二阶摄动解析解误差通常小于其一阶摄动解析解误差，且二阶摄动解的误差很小，满足工程应用的精度．同时，损伤梁的挠度和转角分布与完整梁的挠度和转角分布差异较大，在刚度变化位置处损伤梁转角斜率存在突变．这些结果可为轴力作用下Euler-Bernoulli梁损伤识别提供理论支撑．     

用云纹干涉法测量和研究双层钴合金的挠度

运用云纹干涉原理对双层钴-合金材料进行三点弯曲试验,测试其常温与高温条件下的挠度值.通过大量试验,且与千分表测试的挠度值进行比较.结果表明,常温条件下的云纹测试挠度值与千分表法可以达到同样的精确度.同时,该实验方法体现了高温云纹干涉法在材料高温力学性能测试方面的优越性.高温云纹法是非接触式测量,在高温环境下有效地解决了量具高温变形的困难,且结合云纹图像可以对试件受力动态变形情况进行实时观测和分析,是一种较为精确测试常温及高温挠度的新方法.     

基于裂纹诱导弦挠度的简支外伸梁裂纹损伤识别

基于梁横向开裂纹的线性扭转弹簧模型，给出了具有任意裂纹数目的简支外伸梁弯曲挠度的显式解析解，研究了集中载荷作用下简支外伸梁裂纹诱导弦挠度函数的性质，给出了裂纹位置和裂纹等效扭转弹簧柔度的近似表达式，从而实现了梁横向裂纹位置及裂纹损伤程度的识别．在此基础上，为利用裂纹梁的测量挠度识别裂纹损伤，提出了分段线性函数的最佳拟合法，实现了简支外伸梁裂纹的损伤参数识别．通过数值试验验证了该识别方法的适用性和可靠性，考察了识别结果对梁挠度测量误差和裂纹深度的敏感性，结果表明随着挠度测量误差的增大，裂纹损伤参数识别误差增大，但裂纹损伤识别方法具有较强的鲁棒性，在工程实际中具有一定的应用性．     

用裂纹张开位移计算三点弯曲试样的动态应力强度因子

给出了一种由裂纹的动态张开位移计算三点弯曲试样的动态应力强度因子的简单方法。对于两种不同几何尺寸的试样,在三类不同载荷作用下给出了数植算例,并与完全的动态有限元方法的计算结果进行了比较。结果表明:两种方法的计算结果相当一致。最后,还给出了由测定三点弯曲试样的裂纹张开位移确定试样的动态应力强度因子,最终确定材料动态起裂韧性的方法。     

激光辐照下有界圆厚板的热弹性弯曲响应分析

考虑板弯曲运动的旋转惯性效应和剪切变形效应，建立了轴对称热能沉积作用下，边界固支或简支圆厚板的热弹性弯曲运动控制方程。利用数学变换和摄动法，导出了各种温度－力学边界条件下板的热弹性弯曲挠度及截面广义转角的解析公式。给出了在空间Ｇａｕｓｓ型分布激光束辐照下，板整体弯曲响应的代表性数值计算结果，直观显示了板弯曲挠度的时空变化规律。     

Hopkinson压杆技术的推广应用

简要介绍了Hopkinson杆的几种工程应用,包括:(1)用同步组装系统进行高温、高应变率耦合作用下材料动态力学性能的测试;(2)在Hopkinson压杆技术中实现单脉冲加载及其在动态损伤力学中的应用;(3)用Hopkinson压杆加载三点弯曲试样测定材料的动态起裂韧性;(4)用Hopkinson压杆技术对加速度传感器在3 000~200 000g范围内进行g值校准。还介绍了这些应用的基本原理、测试方法及所取得的成果。     

孔隙材料的动态损伤与破碎的细观机理

本文采用动态微孔生长的Ｃ－Ｈ－Ｊ模型分析了孔隙材料动态损伤的细观机理。利用Ｇｒａｄｙ对动态破碎的能量描述给出了延性动态破碎的细观解释。此外，本文考察了应变率效应及应变强化效应（加工硬化）对动态延性损伤的影响，数值结果表明，应变强化与应变率效应相比其影响可忽略不计。     

混凝土抗折动强度及其极值研究

混凝土类不均匀脆性材料的率敏感性主要是由于混凝土的不均匀性造成的,不均匀性使得不同速率的动裂纹发展路径不同,决定了不同速率的抗折动强度不同。基于此,提出混凝土抗折动强度由砂浆与骨料的抗折静强度的加权平均值再加上惯性项组成的代数表达式,并预测混凝土材料在爆炸冲击荷载条件下的极限抗折动强度。最后通过特殊设计的单一菱形净浆骨料三点弯实验, 验证了不同加载速率时破坏裂纹的发展路径及抗折动强度变化规律。     

压弯杆件的动荷性能分析

研究了在轴向动力荷载作用下压弯构件的动力特征，根据压弯构件的动力平衡方程，导出了不同横向荷载形式下的振幅计算公式，分析了横向荷载对杆件动力性能的影响，根据理论研究成果提出了在实际工程中减小杆件振幅的一些措施．     

A gradient model of light-induced bending in photochromic liquid crystal elastomer and its nonlinear behaviors

Photochromic liquid crystal elastomer was recently reported to be able to deform largely and bend under illumination. In this paper, considering the opto-chemical process and the nematic-isotropic phase transition, we introduce the light and temperature into the constitutive relation of the liquid crystal elastomers, and propose a model for the light-induced bending. The dynamic deflection curve equation of the light-induced bending is derived based on the Hamilton principle. In the equation, the effect of light is introduced as an effective optical bending moment, which is caused by the inhomogeneous light-induced strain and Young's modulus. Several simulation examples are given to show the light-induced bending under different boundary conditions and various illumination or temperature controlling. Under the condition of deep nematic phase and weak enough illumination, the approximate analytical expression of the effective moment and the stress distribution can be obtained. Rich nonlinear behaviors are found in this model. The effective moment is a non-monotonic function of time, thickness ratio, and light intensity when the thickness ratio is not very large. The stress distribution through the thickness is nonlinear with two or three zero-stress planes.     

基于均匀化理论的多孔板弯曲问题新解

由于订型分布孔的存在,通常的有限元法不能有效地分析多孔板的弯曲问题。该文基于均匀化理论建立了该类问题的新解法。对含密集型分布的阶梯型圆孔板的分析结果,说明了该文方法是有效的。     

陶瓷材料三点及四点弯曲断裂强度关系之讨论

 利用Katayama在一种Si断裂强度;弯曲试验;加载因子;Weibull模量;fracture strength, bending test, load factor, Weibull modulus2002年6月25日2003-12-10利用Katayama在一种Si3N4陶瓷得到的实验数据，考察了一条关联陶瓷材料三点及四点弯曲断裂强度的式子，其准确度较好，简要地导出了一般教材上较少提及其推导的四点弯曲加载因子。     

Stress intensity factors and crack initiation directions for ceramic/metal joint

Four points bending tests for Si₃N₄/Cu/S45C joint specimen showed that the bending strengths depend on the residual stresses that originated from joining process. The residual thermal stresses caused an edge sub-interface crack to initiate in the ceramic. The stress intensity factors (SIFs) of the edge sub-interface crack located at distance h from the interface with or without interlayer metal were calculated by the Green's function obtained from a finite element analysis. The crack path at the joint specimen under four points bending loading with the influence of residual stresses was also evaluated by the maximum tensile stress criterion. Finally the effect of residual stress on the crack path was found numerically; the interlayer metal decreases the deflection angle of crack from interface by reducing the residual stress.     

应变硬化薄板夹持型滚弯成形过程分析

现存文献对薄板的连续滚弯成形过程的数学模拟多限于讨论三辊轮解锥型弯板过程,且基于较多的假定和板的小变形情况。而开发有更多的功能和更高的生产效率的四辊轮连续弯板机需研究夹持型滚弯成形过程。本文将「１」的工作,理想塑性材料平面应变薄板的夹持型连续滚弯成形过程的弹塑性大变形弯曲的力学分析,推广至一般应变硬化材料的情形。得出了控制微分方程的解析解。采用固支边界条件模拟刚度很大的平持系统对板的夹持。通过对线     

The oscillatory behavior, static and dynamic analyses of a micro/nano gyroscope considering geometric nonlinearities and intermolecular forces

The nonlinear dynamic and static deflection of a micro/nano gyroscope under DC voltages and base rotation are investigated. The gyroscope undertakes two cou- pled bending motions along the drive and sense directions and subjected to electrostatic actuations and intermolecular forces. The nonlinear governing equations of motion for the system with the effect of electrostatic force, intermolecular tractions and base rotation are derived using extended Hamilton principle. Under constant voltage, the gyroscope finds the preformed shape. First, the deflection of the rnicro/nano gyroscope under electrostatic forces is obtained by static and dynamic analyses. Furthermore, the static and dynamic in- stability of the system are investigated. Afterward the oscillatory behavior of the pre-deformed micro/nano gyroscope around equilibrium is studied. The effects of intermolecular and nonlinear parameters on the static and dynamic de- flection, natural frequencies and instability of the micro/nano gyroscope are studied. The presented model can be used to exactly determine static and the dynamic behavior of vibratory micro/nano gyroscopes.     

一种动光弹模型材料的制作方法及其应用

基于#618环氧树脂、甲基六氢苯酐、促进剂DMP-30、环氧树脂消泡剂四种原料,提出制作光弹性模型的新配方和新方法,并利用单轴压缩实验、电测法和动态光弹法分别测定了制作的光弹模型的动态力学参数。新方法工艺简单,制作周期短,对人体无害。制作的光弹模型初始应力小,表面光洁,质地均匀,透光性好,光学灵敏度高,具有良好的机械加工和切削性能。通过三点弯曲梁冲击实验,得到了清晰的光弹等差条纹图像,验证了该配方和方法制作的模型可以应用于动态光弹性实验。