各向异性双晶和三晶体弹塑性应力场分析

用三维弹塑性晶体滑移有限元程序对不同晶体取向的双昌和三晶体在昌界和三晶交点处的应力集中科技司和滑激活规律进行了计算分析。双晶体在计算时考虑取向的影响,计算结果表明,晶界处应力有较大的出现复杂的变化规律,这种规律与晶体取向相关;三晶交点和晶界使得三晶体应力重新分布,三晶交点可能是应力集中之地,但也可能不造成应力集中,这主要与三个晶体取向相关。本文计算表明,只有仔细地研究细观过程,才能准确理解金属材料     

考虑两种晶界的各向异性双晶和三晶体晶界附近弹塑性应力场分析

采用率相关的晶体滑移有限元程序对具有不同晶体取向的双晶体晶界附近及三晶体三晶粒交汇处的弹塑性应力场进行了计算,考虑了几何晶界和物理晶界的影响.计算结果表明:双晶体及三晶体考虑几何晶界和物理晶界时,这两种晶界具有相同的应力分布趋势,只是物理晶界比几何晶界的应力集中程度小,双晶体晶界附近有较大的应力梯度,存在应力集中现象.三晶体三晶粒交汇处可能是应力集中之地也可能不造成应力集中,这主要取决于晶粒晶体取向及加载方向.由此可见,要准确理解金属材料的断裂过程,还需要从细观的角度对晶界的力学响应进行细致和深入的研究.     

一种高精度光纤陀螺用光子晶体光纤设计

为了解决光子晶体光纤陀螺中高阶模致非互易性问题,设计了一种用于高精度光纤陀螺的单模保偏光子晶体光纤。为获得光纤结构参数最优区域,基于全矢量有限元方法开展了光子晶体光纤模场分布、双折射特性和限制损耗与三个重要结构参数(归一化频率、空气填充比、大孔直径)的依赖关系数值仿真分析。以传统熊猫型保偏光纤特性为参照,确定了光子晶体光纤结构参数最优区域。采用优化的光子晶体光纤绕制了1500 m环圈并装配于陀螺,对陀螺进行了相应测试。未采用温度补偿措施下,陀螺全温零偏稳定性优于0.008 (°)/h (100 s, 1σ),表明这种光子晶体光纤适用于高精度光纤陀螺。     

一种三芯液晶光子晶体光纤的特性

针对三轴光纤陀螺共用光源问题,提出了一种新型的多芯液晶光子晶体光纤,该光纤具有三个呈等边三角形几何形状排列的液晶纤芯.利用有限元法对其功率分布、模场、有效折射率和色散特性进行了数值分析,结果表明,这种三芯液晶光子晶体光纤可将传输光完全等分为三束光,且具有平坦色散特性,在波长为1.45μm～1.75μm之间的色散变化小于2 ps·km-1·nm-1.此外,该光纤在大约150 nm的波长范围内显示出超平坦的色散,并且可以通过改变中心空气孔的直径来调整超平坦色散的波长范围.研究成果对液晶光子晶体光纤、三轴光纤陀螺和三相光纤电流互感器的等光分束器、1×3多芯光子晶体耦合器和平坦色散光纤的进一步发展具有重要意义.     

镍基双晶体晶界断裂特性研究

对单晶体以及晶界平行晶粒裂纹和晶界垂直晶粒裂纹的双晶体的断韧性进行了实验研究,设计了三种三点弯曲试件,得到了单晶体和晶界的断裂韧性值,在晶界垂直晶粒裂纹的双晶体试验中,揭示了晶界对晶粒断裂的屏蔽效应;当裂纹距晶界某一特定长度时,断裂韧性值最大,理论分析和晶体滑移有限元数值分析揭示了这种屏蔽效应的机理,双晶晶界处的变表相容性导致了理解纹尖端应国和场的重新分布,并由此产生了晶界屏蔽效应。     

一种三芯液晶光子晶体光纤的特性（英文）

针对三轴光纤陀螺共用光源问题,提出了一种新型的多芯液晶光子晶体光纤,该光纤具有三个呈等边三角形几何形状排列的液晶纤芯。利用有限元法对其功率分布、模场、有效折射率和色散特性进行了数值分析,结果表明,这种三芯液晶光子晶体光纤可将传输光完全等分为三束光,且具有平坦色散特性,在波长为1.45μm~1.75μm之间的色散变化小于2 ps·km~(-1)·nm~(-1)。此外,该光纤在大约150 nm的波长范围内显示出超平坦的色散,并且可以通过改变中心空气孔的直径来调整超平坦色散的波长范围。研究成果对液晶光子晶体光纤、三轴光纤陀螺和三相光纤电流互感器的等光分束器、1×3多芯光子晶体耦合器和平坦色散光纤的进一步发展具有重要意义。     

含与不含晶界空穴的双晶体蠕变行为研究

基于晶体滑移理论,建立了各向异性镍基合金双晶体的蠕变本构模型和蠕变寿命预测模型,通过MARC用户子程序CRPLAW将上述本构模型进行了有限元实现,并对双晶体蠕变行为进行了计算分析,考虑了:(1)晶体取向的影响;(2)垂直、倾斜和平行于外载方向的三种位向晶界情况;(3)晶界处引进空间空穴的影响。结果表明,双晶体上特别是微空穴和晶界附近区域的蠕变应力应变呈现不同的变化规律,对此晶粒晶体取向和晶界位向有较大的影响;微空穴的存在削弱了双晶体的承载能力,显著地影响了双晶体蠕变持久寿命;相同条件下,垂直晶界对双晶体模型的蠕变损伤影响最为强烈,倾斜晶界次之,平行晶界最小;微空穴的生长与晶界位向和晶体取向有强烈的依赖关系,其中垂直晶界更有利于晶体滑移和微空穴生长。     

纳米级石墨晶体层片力学性能的等效模型及分析

石墨晶体是由碳原子以sp2杂化轨道和邻近的三个碳原子形成共价键,在其平面内再构成网状层片结构。文中对基于原子键合力能关系的CCBE等效模型和经典的BEAM单元等效模型作了比较分析。其中CCBE包括两个节点,每个节点包含三个平移自由度。与经典BEAM单元相比,其两个节点均没有转动自由度。CCBE和BEAM单元的各个参数可以通过石墨晶体的相关实验获得。通过对石墨晶体层片的拉伸、剪切等效模型的柔度(刚度)系数计算分析,并与实验数据相对比,验证了CCBE等效建模方法的正确性和合理性。该等效建模方法为研究石墨的微观结构、性能等提供了一种有效的数值模拟方法。     

硅晶体纳米压痕试验与应力场分析

采用纳米压入法测量了4种硅晶体的微压痕特性,讨论了加载过程与卸载过程的特征,分析了硅晶体的纳米压入测量结果,同时计算了硅晶体中的应力分布,计算结果表明,剪应力为硅晶体微薄片剥落失效的原因。     

保偏光子晶体光纤的近圆形模场分布特性

在光纤陀螺中,由于保偏光纤的性能易受环境的影响,制约了光纤陀螺稳定性和精度的进一步提高。保偏光子晶体光纤的研究为光纤陀螺解决环境适应性问题提供了新思路,针对保偏光子晶体光纤与传统光纤的模场匹配问题,采用有限元方法,对保偏光子晶体光纤的保偏性能和模场分布特性进行了分析与研究。通过分析不同空气孔尺寸对保偏光子晶体光纤性能的影响,得到其保偏性能与模场分布特性存在相互制约性。提出了一种改善保偏光子晶体光纤模场分布的方法,并通过仿真分析验证了这一方法的可行性,这为光纤陀螺用光子晶体光纤的发展提供了借鉴。     

新的一个求解带孔薄板弹性问题的二维杂交应力单元

建立了一个新的求解带圆孔薄板弹性问题的二维杂交应力单元,该单元为四节点四边形平面单元,名为P-HS4-8β。由极坐标系下的物理方程和几何方程求解出了一个极坐标方向的应力,通过将这个应力带入由Hellinger-Reissner原理推导的极坐标系下平面应力问题的能量方程中,得到了消除了该应力的能量方程,基于这个能量方程建立了杂交应力单元列式。根据圆孔边无外力条件和相容方程,推导了适用于求解带圆孔薄板问题的极坐标系下的二应力插值矩阵,并将此矩阵应用于新的有限单元列式中。数值算例表明新单元在求解孔边附近的应力时具有较高的精度。     

高温MEMS剪应力传感器残余应力分析

采用理论分析与数值模拟相结合的方法,研究了残余应力对静电反馈式MEMS高温剪应力传感器的结构设计的影响.研究表明:在电极宽度和间距不变的情况下,增加电极数和减小电极长度可有效地减小由静电力引起的应力和变形;残余应力对结构应力和变形的影响远大于静电力.     

泡沫流体的剪应力与法向应力差

本文在同时考虑表面张力与粘性力的情况下,以三维模型—长菱形十二面体及泡沫的应力张量表达式为基础,得出了泡沫的剪应力及法向应力差表达式,并通过计算机进行了求解,讨论了泡沫粘度、泡沫大小等因素对剪应力及法向应力差的影响。 实验使用了 RMS-605 大型流交仪、RV-2 流变仪及毛细管流变仪测定泡沫流变特性。消除了表面滑移影响后得到的剪应力与法向应力表数据与理论结果较接近,说明理论模型具有一定的实用价值。     

斜坡应力分布的系统测试与反演分析

采用简易、快速、经济的洞壁应力恢复法对某工程边坡勘探平硐洞壁应力场作了系统测试, 并采用FLAC^2D软件对测试成果作了斜坡初始应力的反演分析。结果表明, 斜坡应力场随深度变化具有明显分带性, 应力量值随硐深曲线具有典型的驼峰式特征, 与理论分析结果相符, 表明该方法能较好地应用于斜坡应力场的系统测试和研究。成果对认识斜坡岩体的变形破裂及卸荷特征等具有重要意义。     

割口单向叠层板的拉伸应力集中与强度

基于剪滞理论,建立一种分层剪滞模型,分析了含割口的单向叠层板在拉伸载荷作用下的应力重新分布问题,获得了割口前缘完整纤维的应力集中因子.在此基础上,采用细观统计破坏理论,研究了割口单向叠层板的拉伸破坏强度,得到了与现有实验较吻合的结果.     

应用干涉云纹测量工艺应力分布

本文就冷胀孔周残余应力分布的测量技术和干涉螺接孔周干涉应力分布的测量技术进行了实验研究。沿着径向将试件切割,以释放欲测的应力,同时用干涉云纹技术测量由于释放应力而引起的附加应变场。文中还就残余应力在循环载荷作用下的松弛问题进行了实验研究。提供了典型的实验结果,讨论了引起实验误差的主要原因。     

三维界面裂纹的奇性应力场和应力强度因子分析

使用有限部积分概念和极限方法得到了三维平片界面裂纹的超奇异积分－微分方程组后,进一步利用二维超奇异积分主部分析方法,对裂纹前沿的应力场作了理论分析,并获得了其奇性应力场和裂纹面位移间断表示复位应力强度因子的精确表达式,为三维平片界面裂纹的超奇异积分－微分方程组的求解建立了数值方法,并分析了界面椭圆平片裂纹问题,和现有解比较,所得数值结果令人满意。     

巴西劈裂试验应力场解析解应力函数解法

巴西圆盘试验是国际岩石力学学会推荐的用于测量岩石抗拉强度的间接实验,其理论基础是圆盘在荷载作用下应力场的分布。本文以平面应力状态为基础,根据弹性理论中的Airy应力函数和线弹性叠加原理,采用与Н. И. Мусхелишьили所用的复变函数方法完全不同的方法,给出了巴西圆盘内部任意一点应力的直角坐标形式的解析表达式。将得到的应力场解析解和Н.И. Мусхелишьили 采用复变函数方法给出的经典解对比发现,两者完全吻合一致,从而表明本文所采用的方法是合理正确的。     

THE STRESS SUBSPACE OF HYBRID STRESS ELEMENT AND THE DIAGONALIZATION METHOD FOR FLEXIBILITY MATRIX H

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ,ｔｈｅｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｖｅｒｙｐｏｐｕｌａｒｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｅａｓｙｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ .Ｈｏｗｅｖｅｒ,ｉｔｉｓｖｅｒｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏａｓｓｕｍｅｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｆｉｅｌｄｆｏｒｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙｓｈｅｌｌｅｌｅｍｅｎｔｓｔｈａｔｉｓｆｒｅｅｆｒｏｍｓｈｅａｒｌｏｃｋｉｎｇ .Ｉｎ 1 964 ,ｔｈｅｈｙｂｒｉｄｓｔｒｅｓｓｅｌｅｍｅｎｔｗ…     

反射全息干涉和反射光弹性方法应用于应力波传播

在应力波传播过程中,半无限平面的聚酯模型在一个截面上的主应力分布解被实验所确定。应力波由摆式重锤的冲击所产生。应用两个外部适当的触发装置触发一个双脉冲红宝石激光器(0.5焦耳/每脉冲)。模型的一个表面做成全反射面,利用对这个表面的反射式全息干涉法和通过模型的另一表面的反射式光弹性法可以记录冲击后不同时间延迟的等和线与等差线条纹图。