疲劳剩余强度的可靠性研究

利用断裂力学，疲劳和可靠性分析方法，对疲劳过程中的剩余强度进行了研究，．通过七组试样的试验，得到了发动机连杆材料１８ＣｒＮｉＷＡ钢的Ｐ Ｒ Ｓ Ｎ曲线（即失效概率 剩余强度 疲劳应力 循环寿命曲线）．本文的分析方法对其他承受疲劳载荷的零部件和材料，具有重要的推广应用价值．     

多级载荷下疲劳寿命的可靠性研究

本文利用断裂力学，疲劳及可靠性分析方法，讨论了剩余强度的概率分布。假定裂纹萌生阶段已结束，在裂纹扩展阶段。剩余强度R与裂纹长度α满足R=αK，α^-1/2，裂纹扩展速率可用Paris公式da/dN=c(△K）^n描述，在以上两个公式的基础上，我们推导出了疲劳载荷过程中剩余强度，循环应力，疲劳寿命及失效概率间的关系。选用变速箱齿轮12Cr2Ni4钢制成的试样，我们在Amsier HFP5100高频疲劳试验机上，两级循环应力水平下进行了9组试验，得出了12Cr2Ni4钢的P-R-S-N曲线。利用该曲线估算了12Cr2Ni4钢多级载荷下的疲劳寿命。同Mine准则计算的结晶相比更接近真实值，本文的方法具有较强的工程实用性，对承受疲劳载荷零构件的选材及设计具有重要的参考价值。     

谱荷载下剩余强度衰减的混凝土疲劳寿命可靠性分析

在Ｓ－Ｎ曲线的基础上，建立了一个描述混凝土剩余强度衰减的模型，并利用该模型对在谱荷载作用下混凝土试件的疲劳寿命及其可靠性进行了分析，得到疲劳寿命基于三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布的分布函数．通过试验验证了该方法得出的结果是可靠的，且计算简便，便于在工程中应用．     

估计三种常用疲劳应力—寿命模型P—S—N曲线的统一经典极大似然法

拓展经典极大似然法到Langer模型,提出了估计三参数、Langer和Basquin三种常用疲劳应力-寿命模型P-S-N曲线及其置信限的统一方法。方法用于处理极大似然法疲劳试验得到的S-N数据,该试验在特别关注的参考载荷试验一组试样,其余试样在不同载荷下试验,以参考载荷试验数据的统计参量为基础,按照每个模型中材料常数协同处于相同概率水平原则,将曲线表示为对数疲劳寿命均值和均方差线的广义形式,至多4个材料常数,曲线中的材料常数按极大似然原理采用数学规划法求出。45#碳钢缺口试样（kt=20)对称循环加载试验数据的分析说明了方法的有效性,分析还揭示合理模型有必要通过比较拟合效果、预计误差和应用安全性来确定,三参数模型的拟合效果最好,Langer模型稍差,Basquin模型较差,从拟合效果、预计误差和应用安全性角度,Basquin模型不适于描述该套数据。此外,经典极大似然法估计结果可能因受局部统计参量影响而给出非安全估计,有必要发展改进的可以最大限度着小这种影响的方法。     

三维N-S方程计算隐式有限体积法

利用NND有限差分格式，发展了一种新的完全隐式的有限体积数值方法，以求解与时间相关的N－S方程．对通过单元体界面的无粘流和粘性流通量均作隐式处理．对绕流钝锥体和不同攻角的气动辅助实验飞行器的高超声速粘性流和化学反应流获得了定常数值解．对流加热率和流场电子密度的计算值与实验数据进行了比较，符合较好，证实了本方法的精确性．     

确定疲劳极限的外推法

提出了利用成组法的结果代替升降法确定疲劳极限的外推法。首先给出以疲劳极限为参量的S－N曲线的数学表达式。然后将四组成组法的试验结果代入上式，得到四个等式。从这四个等式中消去其它的材质参量，即可得到求解疲劳极限的超越方程。在求得疲劳极限后，再根据上述试验结果以最小二乘法拟合上述其它材质参量。利用该方法可进一步做出完整的中值S－N曲线，这就大大地节约了疲劳试验的机时与疲劳试验费用。     

稳态循环载荷下疲劳／断裂可靠性寿命估算

基于稳态循环载荷过载迟滞不严重这一思想，利用疲劳Ｐ－Ｓａ－Ｓｍ－Ｎ曲面及疲劳概率Ｍｉｎｅｒ累积损伤理论估算疲劳可靠寿命；根据线弹性断裂力学原理导出了稳态循下断裂Ｐ－Ｓａ－Ｓｍ－Ｎ曲面公式及断裂概率Ｍｉｎｅｒ公式，用以估自然断裂可靠寿命。最后，给出了直升机动部件可靠寿命估算实例。     

高周疲劳各向异性损伤问题研究

引用损伤力学方法研究金属构件疲劳问题，并采用微结构力学模型建立了各向异性疲劳损伤本构关系与附加力-有限元解法，以损伤划分步长预估了构件疲劳裂纹形成与扩展寿命．用这一方法预估30CrMnSiNi2A材料含缺口圆棒试件全寿命．结果表明，理论S—N曲线与试验S—N曲线吻合良好．该方法所需机时较少，可用于工程实际构件的疲劳寿命预估及抗疲劳优化设计．     

椭圆截面曲线管道内二次流动的Galerkin解

推导了任意空间曲线直角坐标系内的张量流体力学方程．采用Galerkin方法和计算机符号运算技术求解了椭圆截面螺旋管道（电括弯管、扭管）内的二次流动．计算结果表明了Galerkin方法的适用和有效性，克服了振动法的小参数局限．对所得结果的分析揭示了椭圆截面螺旋管道内流动的特性，给出了k,r和Re较大情况的研究结论．     

考虑日历环境影响的结构日历寿命研究

为科学地确定飞机结构的日历寿命，本文认为飞机结构的损伤历程是地面停放环境和空中疲劳载荷协同作用的结果，并提出以动态的S－N曲线为基础，采用传统的名义应力法和Miner累积损伤理论来估算结构日历寿命的方法。     

BEHAVIOR OF AIR-ENTRAINED CONCRETE AFTER FREEZE-THAW CYCLES

The experimental study of air-entrained concrete specimens subjected to different cycles of freeze-thaw was completed. The dynamic modulus of elasticity, weight loss, the cubic compressive strength, compressive strength, tensile strength and cleavage strength of air-entrained concrete were measured after 0, 100, 200, 300, 400 cycles of freeze-thaw. The experimental results showed that the dynamic modulus of elasticity and strength decreased as the freeze-thaw was repeated. The influences of freeze-thaw cycles on the mechanical properties, the dynamic modulus of elasticity and weight loss were analyzed according to the experimental results. It can serve as a reference for the maintenance, design and the life prediction of dams, hydraulic structures, offshore structures, concrete roads and bridges in northern cold regions.     

一种改进的评估疲劳特性的P—S—N方法

提出一种改进的Ｐ－Ｓ－Ｎ方法,从而扩展了这一方法的应用范围。指出建立Ｐ－Ｓ－Ｎ关系时,应包含经２００万次荷载作用不破坏而停止试验的试件。     

混凝土多尺度应力响应方程及其数值模拟

针对混凝土的多相多尺度材料组成特征及其复杂力学响应问题, 首先, 根据混凝土中各组成材料的几何特征, 将C-S-H凝胶、硬化水泥浆体、砂浆及混凝土细观组成分别视为纳观、微观、亚细观和细观尺度上的复合材料, 并利用颗粒空间堆积方法, 重构了混凝土各尺度复合材料的简化几何模型; 其次, 基于重构的几何模型和等效夹杂理论, 通过等效刚度的升阶计算和应力响应的降阶计算, 建立各尺度复合材料应力响应之间的过渡关系, 推导混凝土多尺度应力响应方程, 并编制相应的计算程序; 最后, 以单轴压缩载荷作用为例, 数值计算载荷作用下混凝土各尺度复合材料中的应力响应, 分析骨料空间位置和相互作用以及水化产物刚度、几何形状和空间取向对其应力响应的影响规律. 结果表明, 单轴压缩载荷作用下, 混凝土细观组成中的应力分布并不均匀; 骨料颗粒之间的距离影响到混凝土中的应力分布, 其有效影响范围约为骨料粒径的6倍; 水泥水化产物的刚度、几何形状和空间取向是影响其应力分布的重要因素, 刚度越大, 所受应力越大, 与载荷作用方向的夹角越小, 长椭球形水化产物沿载荷作用方向的应力越大, 扁椭球形水化产物与之相反.      

钢纤维掺量对活性粉末混凝土力学性能的影响

通过实验研究了活性粉末混凝土的基本力学性能(抗压强度、劈拉强度和抗折强度),分析了钢纤维掺量对活性粉末混凝土力学性能的影响,拟合得到了抗折强度与劈拉强度之间的关系表达式。在实验分析的基础上,建立了不同钢纤维体积含量活性粉末混凝土受压应力-应变全曲线的数学表达式。研究结果表明：钢纤维体积含量在1.0%～3.5% 之间时,活性粉末混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度均随着钢纤维掺量的增加而增大;当钢纤维体积含量超过3.5% 后,活性粉末混凝土抗压强度下降,劈拉强度略有提高,而抗折强度仍有明显的提高。     

两种再生粗骨料混凝土单轴受压性能研究

为研究影响再生混凝土力学性能的因素,将建筑结构中使用最为广泛的C30与C40两种强度等级的废混凝土破碎成再生粗骨料RCA(recycled coarse aggregate),根据实测RCA吸水率调整了配合比。以RCA来源和RCA取代率为变量,设计了9组再生混凝土试件,进行立方体抗压强度及棱柱体单轴受压试验。基于试验数据,得到了两种不同来源RCA的再生混凝土弹性模量、峰值应变等重要力学性能参数,绘制了再生混凝土应力-应变曲线。结果表明,随着RCA取代率的增加,两种不同来源RCA再生混凝土弹性模量和立方体抗压强度均表现为下降,RCA强度对再生混凝土各项力学性能均有影响。     

THE USE OF VISCO-ELASTOPLASTIC DAMAGE CONSTITUTIVE MODEL TO SIMULATE NONLINEAR BEHAVIOR OF CONCRETE

A visco-elastoplastic damage constitutive model is proposed for simulating nonlinear behavior of concrete. Based on traditional plastic theory, the irreversible deformation is simulated in effective stress space. In order to reflect different stiffness degradation mechanism of concrete under tensile and compressive loading conditions, both tensile and compressive damage variables are introduced, and then on the basis of energy release rate, the model is firmly derived within the concept of irreversible thermodynamics. The rate-dependent model is considered by introducing viscous regularization into the inelastic strain and damage variable, and combined with an additional elastic condition. Fully implicit backward-Euler algorithm is used to perform constitutive integration. Results of numerical examples using the proposed model agree well with test results for specimens under uniaxial tension and compression, biaxial loading and triaxial loading. Failure processes of single-edge-notched (SEN) beam and double-edge-notched (DEN) specimen are also simulated to further validate the proposed model.     

Navier—Stokes方程区域分解法：应用及数值模拟

本文构造了Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程的最优控制区域分解方法的极小化序列,将非线性问题转化为在各子区域上并行求妥一系列线问题。     

噻吩含氮衍生物在菜籽油中的摩擦学行为

利用四球摩擦磨损试验机考察了所合成添加剂[S-(2H-噻吩－2－基）甲基]N、N－二烷基二硫代氨基甲酸酯和噻吩对菜籽油摩擦学性能的影响以及添加剂结构和性能的关系,用X射线光电子能谱仪和扫描电子显微镜观察分析了磨损表面的形貌和元素化学状态。结果表明：噻吩／菜籽油润滑剂对钢－钢摩擦副有增摩促磨作用,而噻吩氨基甲酸酯衍生物添加剂在适当浓度下可改善菜籽油的减摩抗磨性能和承载能力;含上述添加剂的菜籽油在摩擦过程中发生摩擦化学反应,生成由菜籽油甘油酯和添加剂摩擦化学反应产物组成的边界润滑膜,从而改善菜籽油的摩擦学性能。