冲击压缩下陶瓷材料中的破坏波模型

从多晶陶瓷材料细观结构非均匀性及其导致的应力奇异性分析出发,建立了陶瓷材料在冲击压缩下的本构关系,以及以表征材料损伤和破坏的非弹性体积应变为传播特征的破坏波控制方程,破坏层的非弹性体积应变包括由微裂纹成核、扩展引起的膨胀体积应变和由气孔塌陷引起的压缩体积应变两部分．结合92.93%氧化铝陶瓷板碰撞试验,数值模拟了冲击压缩下陶瓷材料中破坏波的传播过程,并对跨越破坏波阵面应力历程和剪切强度的变化规律进行了分析．     

微极热弹性无限板的轴对称自由振动

研究了在应力自由和刚性固定边界条件下,无能量耗散的均匀、各向同性微极热弹性无限板的轴对称自由振动波的传播,导出了相应的对称和斜对称模态波传播的闭合式特征方程和不同区域的特征方程.对短波的情况,应力自由热绝缘和等温板中对称和斜对称模态波传播的特征方程退化为Rayleigh表面波频率方程.根据导出的特征方程得到了热弹性、微极弹性和弹性板的结果.在对称和斜对称运动中计算了板的位移分量幅值、微转动幅值和温度分布,给出了对称和斜对称模式的频散曲线,并示出了位移分量和微转动幅值和温度分布的曲线.能够发现理论分析和数值结论是非常一致的.     

流体饱和多孔介质中波传播问题的有限元分析

采用基于混合物理论的多孔介质模型,给出流体饱和两相多孔介质波动问题的有限元分析方法·　采用罚方法导出的有限元动力方程,时间积分可采用显式和隐式积分两种方案·　用编制的有限元程序分析了一维柱体在跃阶载荷和脉冲载荷作用下的波传播问题,得到该两种瞬态载荷作用下固体和流体相位移、速度以及固体相有效应力和孔隙压力随时间的变化关系,并对波的传播现象进行了分析·　所得结果与理论相吻合·     

高速冲击条件下玻璃中破坏波的损伤累积模拟

分析了玻璃介质在高速冲击条件下低于Hugoniot应力弹性极限时的破坏波现象,在实验现象分析的基础上提出了一种由偏应力冲量决定的损伤累积模型,模型中采用了Heaviside函数来描述材料内部的破坏延迟现象,分析了玻璃介质中破坏层的性质、破坏波的传播机制及其动态特征,并发现了反射稀疏波在破坏层边界再次反射后破坏波传播速度下降的现象。     

不可压缩弹性固体中的二维应力波分析

本文研究不可压缩弹性固体中的二维应力波.首先对一般的应变能函数给出了分析简单波和激波的基本方程,然后求出了波速和相应的本征向量,证明在一般情况下有两组简单波和两组激波,最后举了平面变形和反平面变形两个例子.在平面变形的情况下,平面激波的斜反射问题一般无解.     

玻璃态材料非线性流变:简化的Maxwell模型

玻璃态材料在不同的加载条件下，其力学行为表现出很大的差异性.该文提出了一个简化的Maxwell模型结合速率方程，研究了应变率、温度和老化时间对自由体积缺陷演化控制的玻璃态材料非线性力学响应的影响.研究表明，一定范围内应变率越大、温度越低、老化时间越长，应力峰值越大，且应力峰值和临界应变对于老化时间具有对数依赖性.这些结论与前人分子动力学模拟得到的结果相一致.     

热弹性波在偶应力固体界面上的反射和透射

基于广义热弹性无能量耗散的G-N理论,研究了两种不同偶应力固体界面上弹性波的反射和透射.首先,建立偶应力弹性固体中的运动方程和边界条件.然后,根据非传统界面条件推导出弹性波反射和透射的振幅比.最后,用法向能量守恒验证了数值计算结果,根据数值计算结果,讨论了微结构参数和热力学参数对弹性波反射和透射的影响.结果显示,偶应力热弹性固体界面处存在三种体波和一种表面波;微结构参数对所有波的传播都有影响,而热力学参数只对热波的影响显著.     

正交各向异性圆柱体在轴压作用下的应力场

基于材料体积不可压假设,对轴向压缩作用下圆柱试件在加载面内的环向和径向应力分布进行理论分析,计算结果表明:当试件材料本构为正交各向异性时,环向和径向应力分布为半径的幂函数形式;试件材料为横观各向同性时,环向和径向应力为半径的二次函数.在圆柱试件轴线上环向和径向应力相等,且均具有最大值;试件圆周边界上径向应力为0,环向应力具有极小值.通过最大拉伸应变破坏理论对试件环向应变进行分析,获得了产生环向拉伸破坏时的临界轴向载荷;并采用Hill-蔡强度理论对试件圆周边界上计算得到的应力参量进行描述,得到了轴压作用下圆柱试件的Hill-蔡强度理论表达式,其不仅取决于轴向应力和试件材料的基本力学性能,还与试件轴向变形的应变率及应变率随时间的变化率相关.     

爆炸作用下钢板层裂的数值分析

用一维运动模型对高能炸药在钢板表面接触爆炸时钢板中应力波的传播及其在钢板自由面上反射后引起的层裂现象进行了数值分析,并和前几年在我国进行的实验结果作了比较.发现当钢板采用流体弹塑性模型,并采用损伤积累层裂准则的情况下,计算所得的主裂片厚度是和实验结果合理地符合的.提出了一个计算主裂片厚度的近似公式,对实验中出现的多层的呈云母状结构的次裂片现象也作出了较满意的解释.     

任意形状凸起地形对平面SH波的散射

将具有任意形状的凸起地形对称态SH波散射问题转换为契合问题加以研究,利用求解弹性波动问题的复变函数与保角映射方法,在包括任意形状凸起边界在内的一个区域中,构造一个在凸起边界上应力自由,其他部分位移和应力均为任意的驻波解,然后再将这个驻波解与其余下的区域中的散射波解在两个区域结合面上完成契合过程,由此决定出这两个区域中的驻波和散射波解答,最后对圆弧形和半椭圆形凸起进行了数值计算,并将计算结果与有限元法的数值解进行了比较。     

理想传导弹性体中能量耗散的磁-热-弹性波

广义能量耗散弹性理论(TEWED,G-NⅢ理论)广泛应用于均匀磁场作用下的时谐平面波在无限大的理想导电弹性体中传播的研究.提出了更普遍的有复杂参数的色散方程,通过运用Ieguerre 方法解决复杂条件下耦合磁-热-弹性波的问题,表明耦合磁-热-弹性波问题相当于改进的膨胀波及通过有限热波速度、热弹性耦合、热扩散率及外加磁场修正的、有限速度热波的传播问题.在G-NⅢ模型(TEWED)中,耦合磁-热-弹性波传播时发生衰减和色散,扩散的热量由热传播方程中的阻尼项考虑,而在G-N Ⅱ模型没有发生衰减和耗散.最后给出了类铜材料的数值结果.     

应变空间中的岩土屈服准则与本构关系

本文从Илъюшин公设出发评述了在应变空间中研究岩土弹塑性问题的必要性和特点.建立了应力不变量与弹性应变不变量之间的关系式,实现了应力屈服面到应变屈服面的转换,导出和讨论了十二个以应力表达的屈服准则的应变表达式.应用正交法则导出了十二个与上述应变屈服准则相联系的理想塑性材料的本构关系.本文工作的结果可供实际应用,并有助于应变空间塑性理论的进一步研究.     

板列弯曲振动及功率流分析的辛空间波传播方法

基于波传播理论,在辛空间下研究了由矩形薄板组成的板列结构的自由波属性以及受迫振动问题.通过将薄板弯曲振动控制方程导入辛对偶体系,得到了薄板波传播参数以及各阶波形的辛解析解.根据波在各板之间的传播、反射以及透射关系和叠加原理得到问题的解.给出了辛空间-波传播框架下各板动能、应变能以及板间功率流的计算表达式.相比传统波传播方法,该方法具有不受边界条件限制以及能够给出波模态辛解析解的特点.以一个三板组合结构为算例,通过与ABAQUS程序得到的有限元参考解进行对比,验证了所提出方法的高效性与精确性.由于完全基于理性推导,不涉及任何试函数的引入,因此该方法也可推广应用于由其他类型板(如中厚板、层合板等)组合的板列结构动力响应分析问题.     

多孔材料夹芯的分层复合双壁面圆柱壳体中波的传播

在经典的理论框架内,对分层的复合材料壳体——多孔材料夹芯的双壁面圆柱壳体,研究自由谐和波在其中的传播.借助于一个具有同样几何特性的展开平板,评估波通过多孔夹芯层传播时大部分有效的成分.通过有效波成分的考虑,将多孔层模拟为具有等效特性的流体.因此,模型简化为一个集满流体介质的双壁面圆柱壳体.最后,评估带宽频率中结构的传播损失,并对结果加以比较.     

基于L-S广义热弹性理论YSZ在超短脉冲下的热力响应北大核心CSCD

基于L-S广义热弹性理论,考虑材料比热容随温度变化,建立了含有内热源的热弹耦合系统控制方程.利用有限元方法研究了氧化钇四方氧化锆(YSZ)在超短脉冲激光作用下的热力响应,获得了材料比热容随温度变化、激光的脉冲宽度等对热力响应的影响,以及机械波在材料中的反射.研究发现,多次脉冲作用下,材料的应力、位移曲线均出现波动,力学响应对加热更加敏感,比热容随温度变化会导致热力响应降低,该研究对提高超短脉冲激光加工质量具有重要的指导作用.     

带有初应力磁电弹覆盖层的介质中Love波的波速方程

研究了均匀半空间上含有有限厚度的初应力磁电弹覆盖层结构中Love波的波动方程问题.基于初应力下磁电弹材料的运动方程,应力自由的表面条件和连续的界面条件,得到了电磁学开路和短路时Love波的波速方程.结果对新型磁电弹表面波器件的理论研究具有重要的意义.     

轴向应力波与弹塑性材料圆柱壳的动力屈曲

将弹塑性圆柱壳动力屈曲作为由于轴向应力波的传播而导致的分叉问题进行研究,找出该壳发生屈曲的机理,并讨论对各种支承的弹性和弹塑性壳在轴向阶梯载荷和脉冲载荷冲击下的屈曲问题.     

Poisson比对弯曲波在变截面梁中传播特性的影响

基于Timoshenko理论和梁几何不连续处位移连续和力平衡条件,得到弯曲波在变截面梁中反射和透射系数矩阵,进而研究材料Poisson比对弯曲波在梁变截面处传播特性的影响.结果显示,在负Poisson比阶段,透射传播波的振幅和能量有显著下降趋势,反射传播波振幅和能量上升明显.这说明负Poisson比有利于反射传播波在变截面处的生成,对透射传播波有抑制作用.此外通过对衰减波能量的分析,得到Euler-Bernoulli理论即使在低频范围内,有时会产生较大误差,因此在使用Euler-Bernoulli理论时应慎重.     

纵波在率相关塑性软化材料中的传播

本文所推导出的率相关软化材料在塑性软化状态下所满足的运动方程是具有双曲型微分方程性质,从而证实了由于应变率效应,应力波在软化状态下仍将传播.这与率无关理论有着质的不同.从上述方程求解出半无限长杆端部受冲击载荷的瞬态解,结果表明,软化状态下的塑性波波速、软化区界面传播的距离与材料的率敏感性和软化特征有关.     

自由来流湍流与三维壁面局部粗糙诱导平板边界层不稳定T-S波的数值研究

采用直接数值模拟（DNS）方法,研究了在自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用下平板边界层内诱导产生不稳定T-S波的物理问题.数值结果可知,在平板边界层内发现了二维和三维T-S波组成的波包空间序列以及求得了波包向前传播的群速度大小,从而证明了自由来流湍流与三维壁面局部粗糙作用是激励平板边界层内诱导产生不稳定T-S波的一种机制.随后,建立了平板边界层内被激发的二维和三维T S波的初始幅值与自由来流湍流度,三维壁面局部粗糙的流向长度、展向宽度及法向高度之间的关系.这一问题的深入研究,进一步完善了流动稳定性与湍流理论.