基体微尺度效应对弹塑性多孔洞材料本构势及孔洞长大的影响

基于尺度相关的应变梯度塑性SG理论，对含孔洞的球形体胞模型进行了解析分析，得到了在基体梯度塑性环境下球形孔洞的演化规律，给出了弹塑性孔洞材料的宏观屈服面方程．与现有的基于尺度无关塑性理论的Curson模型相比，该模型考虑了基体材料的特征长度l与孔洞半径α之比λ(λ＝l／α)对多孔材料宏观屈服面和孔洞演化规律的影响．当不计基体材料的塑性梯度效应和硬化效应时，该模型能退化到经典的Curson模型．     

弹塑性材料中孔洞成核、发展及应力场

采用Bermin的孔洞成核的局部应力准则以及Euler坐标系下大应变有限元方法,分析了平面应变条件下二相粒子与基体在三种不同的界面结合强度下的宏观材料的力学行为.     

多孔材料塑性极限载荷及其破坏模式分析

运用塑性力学中的机动极限分析理论，研究韧性基体多孔材料的塑性极限承载能力和破坏模式。以多孔材料的细观结构为研究对象，将细观力学中的均匀化理论引入到塑性极限分析中，并结合有限元技术，建立细观结构极限载荷的一般计算格式，并提出相应的求解算法。数值算例表明：细观孔洞对材料的宏观强度影响明显；在单向拉伸作用下，孔洞呈现膨胀扩大规律；多孔材料破坏源于基体塑性区的贯通。     

含刚性线夹杂及裂纹的各向异性压电材料耦合场分析

采用各向异性弹性力学中Ｓｔｒｏｈ方法对含刚性线夹杂及裂纹的无限大各向异性压电材料耦合的弹性场和电场进行了分析。并得到夹杂和基体界面间耦合场的实型显函表达式及夹杂尖端的１／２阶奇异性。     

沙尘粒子对轮-铲摩擦学系统的侵入机制分析

以自动取款机的轮-铲摩擦学系统为研究对象,建立了无黏着刚性接触条件下理想球形粒子侵入轮-铲摩擦学系统的静力学计算模型;分析了单个粒子在完整侵入过程中所受的侵入力及其临界侵入条件和侵入运动方式;进一步探讨了粒子在黏着摩擦作用下的侵入条件.结果表明:在无黏着刚性接触条件下,粒子侵入与否仅取决于初始侵入位置;在不同界面条件下,不同粒径粒子的侵入以滚滑运动为主,纯滚动只发生在临界侵入曲线所确定的运动轨迹上;在黏着摩擦作用下,粒子的侵入由表征摩擦副材料和粒子的粒径2个组合特征因子共同决定.     

颗粒填充复合材料强韧化效应的力学分析

颗粒填充复合材料中基体微损伤形式对材料韧性产生决定性影响。本文通过二相或三相材料中基体应力分布的分析计算，结合损伤萌生的力学条件，对颗粒填充的强韧化效应作出定性分析。计算结果表明，若颗粒刚度高于基体，随着颗粒模量的提高，开裂与银纹趋势逐步增强，由此可知单纯使用硬粒子填充难以实现增韧，但若粒子与基体间有柔性界面相存在，基体屈服趋势将随界面厚度迅速增长，它将在损伤引发机制的竞争中占据优势，成为损伤的主导形式，并由此可成功地实现材料的强韧化。     

具有界面相的球形粒子在无限大基体中的应力集中分析

研究了无限大基体内具有界面相的球形粒子在轴对称载荷作用下的应力场,并与线弹簧界面模型的情形进行了比较,对粒子／界面相以及界面相／基体两个界面的应力集中系数以及粒子内部的应力集中系数进行了分析．研究了应力二轴度、界面相厚度以及三相的模量对应力集中系数的影响．结果表明,对给定的模量和界面相厚度值,存在一个临界应力三轴度值．若应力二轴度小于此临界值,则界面相／基体界面的应力集中系数大于粒子／界面相界面的应力集中系数;否则,前者会小于后者．所做的应力分析可以为颗粒增强复合材料的强韧化设计提供一定参考．     

粒子入射角度对冷喷涂涂层形成的影响

采用有限元数值计算方法，研究冷喷涂材料改性过程中铜粒子与铜基体非垂直碰撞的变形行为。针对单个粒子相同入射速度不同入射角度的碰撞条件，探讨粒子与基体的结合强度、侵彻深度以及绝热剪切失稳的发生条件。结果表明:随着粒子入射角度的增大，侵彻深度逐渐减少，粒子与基体的结合强度逐渐减弱。发生绝热剪切失稳的条件是入射速度的法向分量大于碰撞过程的临界速度。     

含孔洞粘塑性材料剪切带的正交性条件

本文通过对粘塑性材料剪切带中含孔洞的代表体元的细观力学分析，得到了剪切带的宏观本构热和本构关系。采用上限方法，给出了多孔粘塑性材料正交流动法则存在的条件。     

单轴压缩下微纳晶镍的孔洞演化模型

在含孔隙微纳晶材料受单轴压缩载荷下的大塑性变形中,由于孔洞与基体变形的不匹配,在孔洞周围将产生大量的几何必需位错,本文假设这些位错均匀地从孔洞表面向其内部发射,促使孔洞周围先产生局部非均匀变形,从而导致微纳晶镍试样内孔隙率的变化。基于这种假设本文首先建立了单轴压缩载荷下孔洞的演化发展模型,并用此模型预测了孔隙率的变化,将其与实验测定值进行了比较,结果表明孔洞演化发展模型具有一定合理性。在此基础上,讨论了固定孔隙率和演化发展的孔隙率对不同晶粒尺寸和不同应变速率下的纳晶镍试样力学行为的影响。     

基于积分方程方法的弹性波多重散射计算

运用积分方程方法计算了含多个随机分布椭圆柱型孔洞的随机非均匀介质中相干波的速度和衰减系数,分析了这种介质的频散特性。首先,建立了散射位移场满足的积分方程,推导了单个椭圆柱孔洞的散射截面计算公式。接着分析了在含多个随机分布椭圆柱型孔洞的随机非均匀介质中弹性波的多重散射,给出在统计平均意义下的相干波的波速和衰减系数计算公式。然后用Matlab进行了编程,给出了一个数值算例,并将计算结果与波函数展开法进行了比较,分析了随机空隙介质的频散特征及其孔洞椭圆偏心率和材料空隙率的影响。     

不平衡量对非线性多转子系统动力特性的影响

用近代非线性动力学理论分析了弹性支承有间隙和摩擦的非线性刚性多转子系统的复杂运动．建立了支座有间隙和有摩擦的弹性支承的力学模型．导出了这类多转子系统的运动微分方程组．用数值方法得到系统在某些参数区域内的轴心轨迹图，Poincare映射图和分岔图等．以转子不平衡量为控制参数讨论了进出混沌区的不同路径和系统各种形式的拟周期，倍周期和混沌运动．分析结果为定性地改善转子系统的稳定运行状态提供了理论依据．     

不同应力三维度条件下孔洞的演变及修正的Gurson模型

本文对含不同形状孔洞的幂硬化材料的圆柱体胞模型，运用控制宏观应力三维工的方法进行了有限元分析。计算结果表明：１．孔洞初始形状，应力三维度对孔洞的长大有重要影响；２．Ｇｕｓｏｎ模型对孔洞长大规律的描述是不准确的，不准确度与孔洞初始形状，应力三维度有关，修正后的Ｇｕｒｓｏｎ模型与有限元结果吻合较好；３．在低应力三维度区，孔洞以及形状改变为主，在高应力三维度区，孔洞以扩张为主；     

冲击作用下炸药热点形成的3维离散元模拟

为了探讨非均质炸药在冲击作用下的细观响应特性,分别对以HMX为基的PBX塑料粘接炸药和含孔洞的HMX炸药在活塞推动下热点的形成过程进行了3维离散元模拟(未考虑化学反应)。结果表明,塑料粘接炸药中的热点集中在炸药晶体与粘结剂的结合部,晶体温升低于粘结剂,且晶体边界温升高于内部。对于含孔洞炸药,热点温度与孔洞的尺寸和形状有关,大孔洞塌缩形成的热点温度高于小孔洞塌缩形成的热点温度,球形孔洞塌缩形成的热点温度高于立方体孔洞塌缩得到的热点温度。     

压力敏感材料中的空洞长大研究及其在页岩及高分子材料中的应用

主要研究压力敏感材料中含内压的空洞长大,如页岩或者高分子材料。采用数值方法研究含内压空洞的对称和非对称球形和柱形胞元的宏观力学行为。结果表明,压力敏感性及其空洞内压将极大影响空洞的形核与长大。在球形胞元情形中未出现柱形胞元的单轴拉伸现象。将胞元有限变形的数值计算结果与基于近期提出的考虑压力敏感材料中空洞长大的塑形力学模型的分析结果进行了对比。     

含石量对土石混合体压桩承载力影响的离散元分析

土石混合体是介于土体和岩体之间的一种非均质、非连续和非线性的特殊工程地质材料,其在压桩贯入过程中的承载力受含石量的影响非常显著。本文分别采用球形颗粒和非规则镶嵌组合颗粒模拟土体颗粒和块石,对不同含石量下压桩贯入过程进行离散元数值分析。计算结果表明,桩柱阻力及其波动规律在不同含石量下有很大的差别。高含石量下的阻力要明显大于低含石量下的阻力,且其波动性也更加明显。通过对土石混合体内部力链结构的细观分析,揭示了压桩贯入过程中承载力随含石量变化的内在机理。以上研究有助于分析土石混合体材料的宏观力学行为,深入研究其在复杂工程条件下的力学特性。     

2124 Al/SiC_p复合材料的动态变形行为及微结构效应

研究了在动态压缩时２１２４Ａｌ／ＳｉＣｐ复合材料的变形行为与微结构效应．分析结果表明，对于给定材料，复合材料的流动应力主要取决于微结构尺度效应．若增强相尺寸，基体晶粒尺寸以及增强相间距三者大小相当，则复合材料的流动应力取决于增强相的分散程度和位错密度；若增强相尺寸及其间距大小相当，但比基体晶粒大得多，那复合材料的流动应力主要取决于增强相的分散度．微观观测发现在同样加载条件下，变形局部化更容易在含较小碳化硅颗粒的复合材料内形成；变形区内的微损伤几乎都是基体与粒子界面脱粘和粒子角点邻近的微裂纹．对于所研究的这类复合材料，弹性模量及应变硬化几乎不受增强颗粒尺寸影响．     

压力敏感材料中的空洞长大研究及其在页岩及高分子材料中的应用（英文）

主要研究压力敏感材料中含内压的空洞长大,如页岩或者高分子材料。采用数值方法研究含内压空洞的对称和非对称球形和柱形胞元的宏观力学行为。结果表明,压力敏感性及其空洞内压将极大影响空洞的形核与长大。在球形胞元情形中未出现柱形胞元的单轴拉伸现象。将胞元有限变形的数值计算结果与基于近期提出的考虑压力敏感材料中空洞长大的塑形力学模型的分析结果进行了对比。     

无限介质中单个纳米涂层夹杂反平面问题的两个模型

采用零厚度界面模型和界面层模型研究了无限介质中单个纳米涂层圆柱形夹杂的反平面问题，利用复变函数方法获得了两种模型夹杂、涂层和基体内应力场的封闭解析解．研究表明，当界面层模型中的界面相厚度趋于零时，界面层模型可以解析地退化为零厚度界面模型．数值算例分析了界面模量不同取值时应力场的分布和应力的尺度依赖性．本文结果丰富了对纳米夹杂力学行为的认识，并可为直接采用零厚度界面模型有困难的纳米夹杂问题的研究提供有价值的参考．     

含氦泡辐照老化材料层裂损伤计算方法分析

辐照条件下，一些材料内部产生大量的氦泡等微缺陷，氦泡的大小和数密度随着辐照年限的增长而增长。氦泡分布特征的变化不仅影响材料本身的物理、力学性质，而且直接影响材料层裂损伤演化后期材料破坏颗粒度的分布特征。延性材料的层裂损伤演化过程一般包括孔洞的成核、增长和汇合，但因已有孔洞对新成核孔洞存在抑制作用，当初始孔洞数密度达到一定临界值时，材料内部没有新的孔洞成核，因此，层裂损伤的计算可以不考虑新孔洞成核的影响。本文中基于损伤早期演化的特征，给出了这一临界值的计算方法，并进一步探讨了含氦泡辐照老化钚材料层裂损伤的计算方法。同时，在完善孔洞增长(void growth, VG)层裂损伤模型中参数的确定方法的基础上，借助含氦泡常规铝材料的层裂实验结果，对此问题进行了定性的分析：在氦泡尺寸变化不大的情况下，当氦泡浓度低于临界氦泡浓度时，需要考虑初始氦泡以及新增孔洞的综合影响；反之，可以采用简单的层裂损伤模型，不需要计算孔洞成核，但由于增长孔洞之间的相互影响，损伤模型的初始损伤参数需要重新确定。