韧性材料中的一个新的动态孔洞增长模型

本文提出了一个可用来描述韧性材料动态断裂过程的新模型.基体是由具有过应力形式的弹-粘塑性本构关系的材料构成.文中给出了在常等效应变率下的含孔洞材料的动态加载面及其相应的近似解析表达式.当材料单元经受球对称载荷作用时,本文的模型将退化为Carroll-Holt-Johnson模型.当材料的应变率敏感参数趋于零时,本文模型将退化为Gurson模型.本文的研究还表明,在一般情况下正交性法则是不成立的.最后,将本文模型与近年来Pan,Saje,Needleman和Perzyna等人所提出的含孔洞材料的粘塑性本构模型进行了比较.     

非线性塑性材料内部空洞闭合模型的研究

基于典型体元(RVE)模型和Rayleigh-Ritz法,对材料内部空洞从球形闭合成裂纹的过程进行了定量研究.基体材料的本构关系采用幂次粘性方程.通过研究材料变形过程中内部球形空洞和圆形裂纹的演化规律,得到了各自的体积应变率的表达式.采用插值近似,建立了空洞闭合的解析模型,发现空洞变形的主要机理来自于空洞周围基体材料的塑性流动.空洞闭合模型反映了材料属性、远场应力三轴度、远场等效应变对空洞闭合的定量规律.空洞闭合模型的预测结果与文献中的数值结果和有限元计算结果相吻合.空洞闭合模型与CAE(computer-aided engineering)技术相结合可对材料加工工艺进行优化设计,为消除材料内部空洞提供了一条有应用前景的新途径.     

一种考虑孔洞形状变化的损伤细观模型及其在孔洞闭合过程中的应用

本文在一种特殊的坐标系下,建立了非线性的基体材料,有限大的椭球体中含椭球形孔洞的损伤细观模型,考虑了孔洞形状的影响.得出的粘性约束方程(或称屈服面方程)除应力∑_ij,孔隙度f,幂硬化指数m外,还与孔洞的形状有关.通过曲线拟合的方法,对Gurson方程进行了修正,使之适合于非线性的基体材料、变形状孔洞的情形.最后将此模型用于分析非线性材料内部孔洞的闭合过程.     

基于有限元的金属基短纤维复合材料MMC的一种统计蠕变模型

在有限元分析的基础上建立了一个单向应力状态下金属基短纤维复合材料(MMC)的统计蠕变模型.首先建立细胞模型并进行有限元分析,得到了单向应力状态下材料细观尺寸及载荷方向对宏观蠕变响应的影响规律.通过在细胞模型中增加一界面层(考虑材料特性和厚度)来研究基体和纤维的界面对MMC宏观蠕变响应的影响.基于细胞模型的数值结果,提出了一适用于纤维平面随机分布的随机统计模型,该模型考虑了纤维的断裂.通过试验获得纤维的统计分布规律.分析结果表明随机统计模型可以满意地描述试验结果.进一步讨论了材料细观尺寸,纤维的断裂特性以及界面层的材料特性和厚度对MMC宏观蠕变响应的影响.     

理想微裂纹系统中的随机扩展效应

本文讨论了在理想微裂纹系统中,由于微裂纹的随机性扩展,对微裂纹统计演化产生的效应。文中提供了一般的理论框架,给出了便于处理的转移概率的表达式。最后,用数值计算的例子展示了随机模型的统计演化特征,并比较了与确定性扩展模型下统计演化的异同。     

基于蒙特卡罗方法的摩擦材料表面形貌分形插值模拟

通过对铜基复合材料表面形貌的分析和研究,利用分形统计方法,对表征微凸体的特征参数进行分布规律讨论,结合蒙特卡罗方法和分形理论建立了表征微凸体大小的特征参数的数学模型,讨论了分形插值理论中迭代函数系统(IFS)的构造,提出了易于计算机实现的摩擦材料表面形貌模拟算法.同时,对表征微凸体特征的模拟数据进行非参数假设检验,检验结果表明这种模拟摩擦材料表面形貌的方法是可行的.     

利用内聚力模型(CZM)模拟弹粘塑性多晶体的裂纹扩展

采用内聚力模型（CZM）,模拟多晶体中起裂于晶界的二维平面应变裂纹扩展．结果表明,弹粘塑性体中,初始裂纹尖端不会最先开裂．晶体本构的率敏感指数表征了塑性变形和内聚力区耗散两种机制的相互竞争．率敏感指数越大,塑性耗散能越大,内聚力区粘着能越小,使材料的塑性变形越容易,内聚力区诱发的破坏越不易;率敏感指数越小,材料响应越接近弹塑性性质,塑性耗散能减小,粘着能增大,外力功易转化为内聚力区的粘着能,使内聚力单元更易分离．增大内聚力区结合强度或临界张开位移使晶内和晶界的三轴应力度减小,即提高内聚力区韧性也使基体材料抗孔洞损伤能力提高．     

一维六方准晶中带光滑顶点的正三角形孔边裂纹的反平面问题

本文通过引入合适的保角映射,利用Stroh公式和复变函数方法研究一维六方准晶材料中含光滑顶点的正三角形孔边裂纹的反平面问题,得到正三角形孔边裂纹尖端的场强度因子和能量释放率的表达式.通过数值算例,讨论了裂纹长度和正三角形孔口边长比值对等效场强度因子和能量释放率的影响,以及耦合系数和机械载荷对能量释放率的影响规律.结果表明:裂尖等效场强因子只与裂纹长度有关,而孔洞大小对其影响可忽略;裂纹长度、耦合系数和机械载荷总是促进裂纹扩展.     

玻璃态高聚物损伤断裂的非平衡统计理论

从细观层次的微裂纹在银纹内扩展模型出发,结合断裂力学与断裂动力学描述了裂尖前缘银纹质断裂所引起的微裂纹扩展动力学过程.把银纹几何结构和力学参数引入到微裂纹演化方程中,得到了随时间演化的微裂纹尺寸统计分布函数,并给出了微裂纹尺寸矩生成函数与任意阶宏观损伤函数.若微裂纹之间不存在相互作用且微裂纹在材料内部随机取向时,推导出了玻璃态高聚物的断裂几率及可靠性的普遍解析表达式.当微裂纹数目较大时,得到了断裂几率的极限形式——Gumbel分布及平均断裂强度与方差.     

损伤断裂图型演化的统计描述

本文采用动力学演化与随机跃迁并存的模型,研究损伤断裂图型的演化规律。根据演化的终态,损伤演化可分为整体稳定(GS)和演化引起剧变(EIC)两种模式,后者联系于断裂现象。本文引入统计描述,并指出,即使微损伤的连接规律是确定性的,无序介质中断裂的出现亦应以概率分布函数描写。     

物理熵、信息熵及其演化方程

在非平衡统计物理熵演化方程和熵产生率简明公式的启示下,发展了动态信息熵理论,建立了信息熵密度在时间和态变量空间变化的非线性演化方程.它的数学形式和物理意义与物理熵演化方程类似：信息熵密度的变化同样是由漂移、扩散和产生三者共同引起的.信息熵产生率简明公式与物理熵的亦类似.进而研究了物理熵和信息熵的同异及这两种统计熵的可能统一,讨论了熵增加原理、平衡态最大熵原理和最大信息熵原理三者相互间及其与熵演化方程之间的关联.     

纤维增韧材料的损伤理论

本文研究了单向纤维增强材料的损伤理论。我们考虑了基体中预先存在的微裂纹的张开、扩展及其附近双位移区的力学机制,即纤维脱胶、摩擦滑动等,建立了裂纹面上由纤维承受的应力所满足的积分方程。把双相区的厚度和裂纹尺寸作为两类不同的损伤变量,分别建立了演化方程。对基本积分方程给出了近似解,其结果与由Hankel变换给出的精确解吻合很好。在近似解的基础上给出了复合材料的有效应力强度因子和基体裂纹扩展条件,并给出了考虑损伤过程的完整应力应变关系。     

基于复杂网络的时间序列单变量波动幅度研究

为研究时间序列单变量波动幅度演变规律,文章选择伦敦金下午收盘价格作为样本数据,借鉴统计物理学的方法进行研究.利用粗粒化方法建立了价格波动幅度变化模态,运用复杂网络理论对时间序列单变量波动幅度模态的统计、变化规律和演化规律进行了分析.研究结果表明,时间序列单变量波动幅度模态分布具有幂律性、群簇性和周期性,其波动幅度模态主要通过少数几种模态进行转换与演化.本研究方法不仅可以对不同类型时间序列单变量波动幅度进行研究,同时可为多变量波动幅度及其联动波动规律研究提供思路.     

宏观体缺陷对材料阻尼行为的影响

利用渗流法制备出多孔Al和多孔ZA27合金（孔径和孔体积分数分别为(1.0±0.5) mm及50%～75%）,以及相同基体、相同尺寸的石墨颗粒增强复合材料(石墨颗粒体积分数为19%～94%),对比研究了宏观孔洞和颗粒对材料阻尼（内耗）行为的影响.实验表明,对于本征阻尼较小的工业纯铝,引入一定数量的孔洞或石墨颗粒,由于宏观与微观缺陷的综合效应,内耗显著提高;对于本征阻尼较高的ZA27合金,引入孔洞对其内耗影响很小,而引入宏观尺度的石墨颗粒,其低温内耗变化不大,高温内耗峰明显下降,其原因为石墨颗粒对原有内耗机制的抑制.     

理想微裂纹系统演化的特征

本文以微裂纹数密度分布函数描述理想微裂纹系统,考察其演化的一般特征,对微裂纹的扩展过程采用了确定论的模型,发现,在一定条件下,微裂纹数密度的演化可出现饱和现象,本文用几个例子具体显示了理想微裂纹系统的统计行为,并与实验观察结果进行了初步比较。     

基于三群体演化博弈的小额贷款公司贷款保证保险研究北大核心CSCD

小额贷款保证保险是利用保险缓解小微企业融资难的有效方式.文章采用三群体演化博弈模型,研究小微企业、小额贷款公司、保险公司在小额贷款保证保险中的行为和影响机制.引入项目收益率、贷款利率、保费率、保险赔付率、债权回收率等变量,构建三群体演化博弈复制动态方程,得出演化稳定策略.应用Matlab软件,做三维数值仿真分析,验证演化稳定策略结果.研究得出,债权回收率、保险赔付率、项目收益率、保险赔付率与债权回收差额对演化稳定策略具有正向影响.     

压电螺型位错与含非理想界面层圆形夹杂的干涉效应

研究了位于压电材料基体或夹杂中任意点的压电螺型位错与含非理想界面层圆形夹杂的电弹性干涉问题．运用复变函数方法,获得了复势函数的精确解．由广义Peach-Koehler公式,导出了作用在螺型位错上的像力的精确表达式．讨论了不同参数对压电螺型位错的运动和平衡位置的影响规律．研究结果表明,对某些材料组合,当界面层的内界面是非理想界面且界面的非理想度达到一定值时,在基体中靠近界面处会出现两个位错的平衡位置,此现象未在以往研究(不考虑非理想界面)中观察到．     

基于三群体演化博弈的小额贷款公司贷款保证保险研究

小额贷款保证保险是利用保险缓解小微企业融资难的有效方式.文章采用三群体演化博弈模型,研究小微企业、小额贷款公司、保险公司在小额贷款保证保险中的行为和影响机制.引入项目收益率、贷款利率、保费率、保险赔付率、债权回收率等变量,构建三群体演化博弈复制动态方程,得出演化稳定策略.应用Matlab软件,做三维数值仿真分析,验证演化稳定策略结果.研究得出,债权回收率、保险赔付率、项目收益率、保险赔付率与债权回收差额对演化稳定策略具有正向影响.     

马尔可夫过程的熵产生率与不可逆性

§1 引言在非平衡态统计物理中,统计不可逆性与熵产生率是两个十分重要的概念.在[1]、[2]、[3]中,我们讨论了可以用马氏链描写的系统的可逆性与熵产生率,并证明一个平稳马氏链可逆的充分必要条件是熵产生率为零,进而又说明熵产生率是系统对时间的统计不可逆程度的一个刻划指标.但是,由于马氏链的状态空间的局限性,上述结果不能适应大量连续状态空间的物理问题研究的需要.为此,本文设法对一般的随机过程给出熵产生率的概率定义,并进而     

煤岩体压裂裂缝演化混沌特征研究

准确地描述煤岩体压裂裂缝的形成与演化规律对煤层气井开采具有重要意义.本文以煤岩体压裂裂缝演化过程的微裂缝演化数目、裂缝尖端区域的径向应力与周向应力作为描述裂缝演化的特征指标,引入关联维数、最大Lyapunov指数和Ko1mogorov熵作为裂缝演化系统的混沌特征量,计算与描述煤岩体压裂裂缝的损伤演化过程.以黑龙江省某一煤岩开采区块岩体作为研究对象,计算分析煤岩体压裂裂缝的形成的混沌特征,为后续煤岩体压裂裂缝形成规律的研究提供了新的思路.