磁场、多孔性和各向异性动脉壁有多处狭窄段时对血液流动的影响

建立一个血液流动的数学模型:多孔介质在磁场作用下,血液流过一段有多处狭窄段的弹性动脉;用一个各向异性的弹性圆柱形管道模拟动脉,用粘性不可压缩的导电流体表示血液,动脉有轻微的局部性狭窄,形成一段内腔局部变窄的动脉,并完成该模型的数学分析．详细阐述了血管壁参数对血液流动的影响,参数包括纵向和圆周向的粘弹性应力分量Tt和Tθ、血管壁的各向异性度γ、血管及其周边结缔组织的总质量M、完全栓管中粘性约束的贡献C和弹性约束的贡献K,并用图形表示壁面剪切应力的分布、径向和轴向的速度等．还研究了狭窄形状参数m、渗透率常数κ、Hartmann数Ha和血管狭窄区的最大高度δ,对血液流动特征的影响．研究表明,流动受到周边结缔组织（动脉壁运动）的影响式微,血管壁的各向异性度,是确定动脉材料的一个重要指标．进一步发现壁剪切力分布,随着Tt和γ的增加而增加,随着Tθ,M,C和K的增加而减少．壁面剪切应力分布的传播,以及壁面处阻力阻抗的传播,栓管与自由管相比要低得多;狭窄段咽喉处的剪切应力分布特性,完全栓管和自由管正相反．靠近中心线的俘获区大小,随着渗透率κ的增加而增大;随着Hartmann数Ha的增加而减小．最后,狭窄段非对称时,逐渐形成俘获区;狭窄段对称时,不出现俘获区,各向同性自由管（无初始应力）中俘获区的大小,比完全栓管中的小得多．     

颗粒增强复合材料热应力分析的双层嵌套模型

建立了一个把增强颗粒球和基体空心球嵌入等效复合介质空腔中的“双层嵌套模型”,研究了颗粒增强材料自高温冷却下来时,不同相中热应力的分布特点。推出了热应力在弹性和弹塑性状态的各种表达式。研究表明,随着温度降低,增强体受到压应力,基体材料中存在的静水应力为拉应力。温度继续下降,将出现自增强颗粒与基体界面向外扩展的屈服区。随增强相体积分数增大,增强颗粒受到的压应力和基体中的静水拉应力减小,增强颗粒与基体界面屈服的起始温差增大,而基体材料全面屈服的温差却减小。     

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.     

非线性边界滑移挤压膜流动

用一种包含初始滑移长度和临界剪切率的非线性边界滑移模型研究了两个球体间的挤压流体膜问题．研究发现初始滑移长度对低剪切率下的滑移行为起主要作用,而临界剪切率决定了高剪切率下的边界滑移程度．球体表面挤压流体膜的边界滑移量是与半径坐标相关的高度非线性函数．在挤压膜的中心点和远离中心点处由于低剪切率滑移量等于初始滑移长度,然而在高剪切率区域滑移长度迅速增加．球体挤压膜的流体动压力随着初始滑移长度的增加和临界剪切率的减小而减小,并且临界剪切率对流体动力的影响要比初始滑移长度大的多,当临界剪切率很小的情况下,流体动压随着最小膜厚的减小几乎不再增加．所用模型给出的理论预报和实验非常吻合．     

基于粘弹性本构模型的双搭接胶结接头应力分析

采用广义Maxwell（麦克斯韦尔）粘弹性本构模型表征胶黏剂的时间相关力学特性,采用Yeoh本构模型描述橡胶材料的超弹性,建立了钢-橡胶双搭接胶结接头的有限元计算模型.在此基础上分析了加载时间对接头粘接界面剪切应力的影响.计算结果表明,剪切应力绝对值随着加载时间的增长而减小.此外,分析了胶层厚度对接头粘接界面剪切应力的影响,随着胶层厚度的增加,剪切应力绝对值呈现明显的增大趋势.     

固壁近旁Stokes流中粘性液滴的运动和变形

发展了一种模拟固壁近旁轴对称Stokes流中粘性液滴的运动和变形及直接计算固壁上应力的边界积分方法．用此方法对不同的液滴-固壁初始相对间距、粘度比、表面张力和浮力联合参数以及环境流动参数情况进行了数值实验．数值结果显示,由于环境流动和浮力的作用,随着时间的推进,液滴在轴向压缩,在径向拉伸．当环境流动的作用弱于浮力作用时,随着时间的推移,液滴上升并向上弯,固壁上由液滴运动所引起的应力不断减小．当环境流动的作用强于浮力作用时,随着时间的推移,液滴变得越来越扁．在这种情形,当大初始间距时,壁面上的应力随液滴的演变而增大;当小初始间距时,由环境流动、浮力及壁面对流动的较强作用的联合影响,此应力随液滴的演变而减小．由于液滴运动所引起的壁面应力的有效作用仅限于对称轴附近的一个小范围内,且此范围随液滴与固壁的初始间距增大而增大．应力的大小随初始间距增大而大为减小．表面张力对液滴变形有阻止作用．液滴粘性会减小液滴的变形和位置迁移．     

Si和Nb对Fe3Al合金基体和缺陷中价电子密度的影响

通过测量二元Fe₃ Al以及含Si或Nb的Fe₃ Al合金的正电子寿命谱参数 ,计算了合金基体和缺陷处的价电子密度 .结果表明 ,Fe₃ Al合金基体的价电子密度较低 ,当Al和Fe结合成Fe₃ Al时 ,Al原子提供价电子与Fe原子的 3d电子形成局域的共价键 .Fe₃ Al合金中金属键和共价键共存 .Fe₃ Al合金晶界缺陷处价电子密度很低 ,键合力较弱 .在Fe₃ Al合金中加入Si,合金基体和晶界处的价电子密度均降低 ,晶内和晶界处的金属键结合力都减弱 .Si的加入使合金变得更脆 .在Fe₃ Al合金中加入Nb降低了合金中的有序度 ,使晶界缺陷处价电子密度升高 ,金属键结合力增强 .但由于Nb的原子半径比Fe大 ,它取代Fe后晶格发生畸变 ,体积增大 ,导致合金基体的价电子密度降低 ,基体的金属键结合力减弱 .     

膜盘联轴器非对称弯曲的一种解析解法

考虑到膜盘的内外缘的刚性远较膜面为大,并且非对称弯曲是在高速旋转运动下,而引进了中面等半径圆假设,即膜盘中面上的每个同心圆变形前后半径不变,但同心圆所在的平面各自发生了角度不同的偏转．在此基础上,通过能量变分原理,导出了相应变形的Euler方程．该方程具有首次积分,忽略一些次要项后,可得到变形的解析解．通过对双曲型面的膜盘计算表明,非对称弯曲下的八面体剪应力在径向及厚向上都变化很小,可近似认为不变,但周向上呈明显脉动变化,因此非对称弯曲对膜盘的疲劳寿命有重要影响．     

高速运动裂纹扩展和分叉现象的近场动力学数值模拟

首先介绍了近场动力学的基本理论,然后以两个实例分析了高速运动裂纹的扩展及分叉现象.分析了近场动力学参数(邻域半径、相邻节点距)及外部参数(材料的弹性模量、密度、温度改变量)等对裂纹分叉的速度和角度的影响并进行了对比分析,数值结果表明:随着邻域半径的增大,裂纹传播速度逐渐减少而裂纹分叉角度逐渐增加;随着相邻节点间距的增加,裂纹的传播速度逐渐减少而裂纹分叉角度也逐渐减少;裂纹分叉长度偏向于弹性模量小和密度大的材料;裂纹传播速度随着弹性模量差值的增大而增大,随着密度差值的减小而增大,同时随着外界温度改变量的增大而减少.近场动力学能自发地模拟裂纹扩展和分叉,不需要借助任何外部准则,不需要预先设置裂纹扩展路径,因此它具有天然的优势.     

考虑有效孔隙比影响的饱和黏性土中注浆渗透机理

考虑强结合水膜对黏性土渗透特性的影响,依据土体物理特征参数建立有效孔隙比计算公式;修正经典的Kozeny-Carman渗透系数的经验公式,得到适用于黏性土的渗透系数经验计算公式;在此基础上,推导黏性土层中黏度时变性浆液注浆柱面和球面渗透扩散半径和渗透压力的计算公式.通过算例,验证了提出的黏性土渗透系数经验公式的正确性,并对比分析了不同注浆压力、注浆时间条件下是否采用有效孔隙比、是否考虑浆液黏度时变性对浆液扩散半径的影响.计算结果表明:采用天然孔隙比的扩散半径是采用有效孔隙比的扩散半径的约1.5倍,且两者的差距随注浆压力的增大、注浆时间的延长而增大;黏性土的渗透特性必须考虑强结合水膜的影响.     

非饱和黄土中椭球形扩孔问题弹塑性解析

在非饱和土统一强度准则中引入非饱和原状黄土黏聚力与基质吸力拟合公式,采用改变孔型系数k的方法并结合边界条件、平衡方程及应力协调方程,推导了排水与不排水条件下椭球形扩孔在ξ平面内的弹性区与塑性区应力-应变场、塑性区半径及极限扩孔压力的解析解,并利用MATLAB软件分析了基质吸力、强度准则和剪胀对解析解的影响.结果表明:不同排水条件下非饱和黄土有效应力均随孔型系数k及基质吸力的增大而增大;当参数r/r_p一定时,在排水条件下,有效应变随剪胀系数h及基质吸力的增大而增大,且后者的影响程度更大;在同等条件下,b=1时双剪应力强度准则下的有效应力-应变均大于b=0时的Mohr-Coulomb强度准则.     

大挠度圆柱壳在温度场中的热弹耦合振动分析

对温度场与与应力场耦合时的圆柱壳的非线性热弹耦合的振动问题,推导得到了基本的振动方程,热传导方程和协调方程,对短圆柱壳运用伽辽金(Galerkin)法求解,得出振幅随时间变化的数值解,得到一些有价值的结论．即随着温度幅值和耦合系数的增大,振动衰减的速度变缓,热弹耦合效应减弱．随着长径比、长厚比的增大,振幅衰减的速度变快,同时热振动频率也随之增大,即热弹耦合效应增强．耦合系数越大,轴向应力、轴向力以及轴向弯矩越小．     

内压作用下异径弯管的应力分析

为了对异径管的设计、生产提供理论依据和计算方法,对内压力作用下的异径弯管进行了有限元分析研究。建立了异径弯管的力学模型,计算了异径弯管在内压力作用下的应力,讨论了异径弯管的环向、径向和轴向应力的变化特征,确定了异径弯管的危险部位及其应力变化规律;并对异径比对异径弯管危险点的应力集中的影响情况进行了研究,指出异径弯管危险点的应力随异径比的增大而增加;同时探讨了改善异径弯管应力集中的途径,指出增加异径弯管壁厚是减小应力集中的有效手段。     

弹性介质中受轴向冲击载荷作用的圆柱壳的屈曲临界载荷计算分析

建立并求解了弹性介质中圆柱壳的径向位移控制方程,考虑边界条件及相容条件,得到了应力波传播及反射过程中圆柱壳的动力屈曲分叉条件.通过计算得到了不同时间段屈曲临界载荷与应力波波阵面到达圆柱壳的位置、弹性介质的刚度、壳体未嵌入弹性介质部分的长度与总长之比的关系.数值计算结果表明,弹性介质中的圆柱壳发生轴对称屈曲和非轴对称屈曲趋势一致;嵌入弹性介质部分越深、弹性介质刚度越大圆柱壳越难屈曲;屈曲临界载荷随着弹性介质刚度的增大经历了增长缓慢、增长迅速以及增长较慢3个阶段;应力波反射前波阵面通过分界面后,屈曲仅发生在应力波传播区域,反射波波阵面通过分界面前,临界载荷较小时屈曲先发生在反射端部,随着轴向阶数增大,屈曲覆盖整个圆柱壳区域,反射波波阵面通过分界面后,壳体发生的屈曲始终覆盖整个圆柱壳区域.     

矩形弹性夹杂与裂纹相互干扰的边界元分析

使用边界元法研究了无限弹性体中矩形弹性夹杂对曲折裂纹的影响,导出了新的复边界积分方程．通过引入与界面位移密度和面力有关的未知复函数H(t),并使用分部积分技巧,使得夹杂和基体界面处的面力连续性条件自动满足,而边界积分方程减少为2个,且只具有1/r阶奇异性．为了检验该边界元法的正确性和有效性,对典型问题进行了数值计算．所得结果表明:裂纹的应力强度因子随着夹杂弹性模量的增大而减小,软夹杂有利于裂纹的扩展,而刚性较大的夹杂对裂纹有抑制作用．     

不同类型高强钢轨道轮轨接触下塑性变形分析

基于ABAQUS有限元软件建立三维轮轨接触模型,采用用户材料子程序定义的非线性随动硬化模型和任意Lagrange-Euler(拉格朗日-欧拉)算法,研究碳含量不同的3种高强轨道钢稳态滚动接触时接触区应力和塑性应变分布。结果表明:累积塑性变形最大值发生在轨道次表面2 mm处,随着碳含量的增加,轨道接触斑中间相同深度的累积塑性应变逐渐增大。研究结果对于高强轨道钢的选材有一定参考意义。     

金刚石在C60薄膜表面的成核研究

用扫描电子显微术(SEM)研究了微波等离子体CVD生长金刚石系统,金刚石在以C₆₀蒸发膜为抛光Si衬底中间层上的成核行为,实验证实金刚石成核于C₆₀蒸发膜表面,同时观察到成核分布的不均匀性即成核聚集现象,并对此进行了初步分析。金刚石在C₆₀薄膜表面的成核表现出取向生长的特征。     

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.     

深埋公路隧洞围岩应力和位移分布的复变函数解

为了优化公路隧道的设计和确保施工安全,必须明确公路隧洞开挖时围岩的力学行为.利用复变函数方法,通过保角映射函数把隧洞外域变换为单位圆外域.利用Cauchy(柯西)积分和留数定理求出两个应力函数,从而得到围岩的应力与位移的平面应变问题的解析解.结合曲墙马蹄形断面,通过数学软件MATLAB编程计算,分别给出了应力和仅考虑开挖引起的位移沿隧洞边和坐标轴方向的分布.利用有限元软件ANSYS建立二维平面应变模型,对理论推导得到的应力和位移的分布进行验证,数值解结果与近似解析解结果吻合性很好.研究结果表明:最大的环向应力发生在隧洞拱脚处,最大水平位移发生在拱腰处,最大的沉降和隆起分别发生在拱顶和仰拱中心处.沿坐标轴的正应力在隧洞附近变化较大,不一定在洞边取得最大值,离洞边不到10 m的距离,便分别趋于所加外荷载.位移值在洞边最大,随着离洞边距离的增大,逐渐单调趋于0.     

基于坐标平移法的正常固结非饱和土三剪弹塑性本构模型

采用单应力变量法和双应力变量法建立了非饱和土的三剪统一强度准则,在此基础上用坐标平移法分别推导了相应的破坏应力比.将所得破坏应力比与非饱和土修正Cambridge模型进行结合,分别建立了单应力变量及双应力变量下的正常固结非饱和土三剪弹塑性本构模型,并对其做了ABAQUS二次开发.以南昌非饱和重塑红土为研究对象,分别对其做了非饱和土三轴固结排水试验验证、真三轴固结排水试验模拟,并研究了中间主应力影响系数b和基质吸力s对重力式挡土墙计算模型的影响.计算结果表明:所提的2种本构模型在三轴固结排水试验中均能很好地描述正常固结非饱和土的变形特性,且双应力变量下采用坐标平移法的模拟结果相对更为接近真实试验结果;在真三轴固结排水试验模拟中,采用双应力变量法相对单应力变量法所得偏应力和体应变偏大,随着中间主应力影响系数b增大,2种本构模型的偏应力和体应变也会随之增大;双应力变量下的重力式挡土墙计算模型更为稳定,随着中间主应力影响系数b或基质吸力s的增大,挡土墙模型土体位移相应减小,而墙后土体强度及稳定性相应增大.