组合超弹性材料中的空穴生成与增长

本文研究了一种组合不可压超弹性材料圆柱体中空穴的生成与增长问题，得到了这种材料受表面均布拉伸死荷载和轴向拉压共同作用下空穴生成问题的解析解，得到了不同组合情况下圆柱体中空穴生成时的临界载荷及分叉曲线，发现组合材料可以发生右分叉，也可以发生左分叉；给出了空穴生成后的应力分布，并讨论了所存在的应力间断和应力集中问题；通过能量比较分析了解的稳定性，讨论了发生右分叉或左分叉的条件，并分析了材料中预存微孔的增长情况。     

热超弹性材料中的空穴生成问题

研究热超弹性材料中的空穴生成问题,讨论了温度对空穴生成的影响.球体的材料为考虑温度影响的不可压Gent-Thomas材料,或者说是一种与不可压Gent-Thomas材料对应的热超弹性材料,得到了在表面死载荷作用下球体中空穴生成时的分叉曲线及临界载荷,给出了球体中的应力分布,讨论了温度对临界载荷、分叉曲线和应力分布的影响.     

可压超弹性-塑性材料中的空穴生成

本文研究了材料的弹塑性性质对球体中空穴生成问题的影响，材料的弹性用一种可压超弹性材料的本构关系来描述，材料的塑性用满足材料的不可压条件和Tresca屈服条件的理想塑性材料的本构关系来描述。这类超弹性．塑性材料中可以发生空穴的生成现象，得到了在表面拉伸作用下球体中空穴生成时空穴半径与临界拉伸之间的关系式和临界拉伸。球体的变形可分为弹-塑性变形阶段和完全塑性变形阶段，球体中心首先形成塑性变形区域，并有空穴的突然生成；塑性变形区域能够快速增长，并且使球体很快进入完全塑性变形阶段；空穴在弹-塑性变形阶段迅速增长，但进入完全塑性变形阶段后增长较慢。同时给出了不同变形阶段球体中的应力分布。数值结果表明材料的塑性性质对材料中的空穴生成有明显的影响。     

热超弹性材料中空穴增长的分岔问题

研究了受外加均布拉伸死载荷作用的不可压热超弹性材料中空穴突然快速增长的分岔问题.不同于外载荷较小的情况,不可压热超弹性材料球体中的预存微空在外载荷足够大时可以发生突然的快速增长,可视为一类分岔问题.给出了不同温度场下,不同初始半径的微空的增长曲线.预存微空的增长曲线相应于初始半径的极限是实心球体中空穴突然生成的分岔曲线.讨论了均匀和非均匀,升高或降低的温度场对空穴增长问题的影响;给出了预存微空能够发生突然的快速增长的临界载荷,得到了临界载荷与实心球体中空穴突然生成时的临界载荷之间的关系及临界载荷与温度变化之间的关系.     

超弹性材料中空穴的动态生成

本文在有限变形动力学的框架下研究了一种不可压超弹性材料圆柱体在表面突加均布拉伸载荷作用下空穴的动态生成问题.除一个相应于均匀变形状态的平凡解外,当外加载荷超过其临界值时,柱体内部还有空穴的突然生成,得到了空穴半径和表面载荷之间的一个精确的微分关系,证明了空穴随时间的演化是非线性的周期性振动.给出了空穴振动的相图、最大振幅、临界载荷及近似的周期.     

超弹性材料的不稳定性问题

超弹性材料是一类性能独特、不可替代且有广泛工程应用的高分子材料,对其独特的材料不稳定性问题的研究极大地推动了连续介质力学有限变形理论和超弹性理论的发展.综述了超弹性材料中的材料不稳定性问题的研究成果和最新进展,包括Rivlin立方块问题、薄壁球壳和薄壁圆筒的内压膨胀问题、圆柱的扭转问题、块体的表面不稳定性问题、空穴的生成、增长和闭合问题等.阐述了这类材料中各类非线性不稳定性问题的特点、问题的求解、主要结果及今后进一步的研究方向等.      

一类可压缩超弹性圆柱体轴线上的空穴现象

对于由一类均匀各向同性可压缩的广义Varga材料组成的实心圆柱体,研究其在给定的外表面拉伸和轴向拉伸或压缩共同作用下的轴对称变形问题.利用能量变分原理得到了问题的控制方程和边界条件,并求得了描述柱体径向对称变形的参数型解析解和描述圆柱体轴线上空穴生成和增长的空穴分岔解.给出了与泊松比和轴向伸长相关的径向临界伸长的表达式和空穴生成后的应力表达式;并通过数值算例讨论了这些参数对圆柱体轴线上空穴生成和增长、圆柱体的径向位移以及应力的集中和突变的影响,同时给出了相应的数值模拟.     

不可压缩组合球体的空穴和分叉

利用有限变形弹塑性理论和超弹性理论,研究了组合线性强化弹塑性-超弹性球体在径向拉伸死载荷作用下的空穴生成问题.确定了外载荷与空穴半径的函数关系,给出了空穴形成时应力的分布,讨论了材料硬化参数对外载荷和应力分布的影响.结果表明:空穴半径是以某有限值突然出现的,且存在着上界和下限;拉伸死载荷随着空穴半径的增大先减小再增大;径向应力在空穴处为零而环向应力则在空穴处形成应力集中,其实正是这种应力集中,导致了空穴的出现.本文的研究结论可以为橡胶材料的增韧技术提供一定的理论参考依据.     

一类含Ⅰ—型裂纹超弹性材料的裂纹尖端场

1 引言人们对裂纹问题的研究,多数是在线弹性理论的范围内进行的.结果表明应变在裂尖处具有奇异性,这显然同线弹性小应变假设不一致.为了解决这一矛盾,研究者们曾采用过各种各样的途径.首先是计及了材料非线性造成的影响,而将无限小位移假设保留了下来,其代表者有Rice 和Rosengren 以及     

细长弹性杆在轴压下的二次分叉

基于[1]的弹性曲杆的平衡方程,本文研究了矩形横截面细长杆在轴压下的后屈曲行为。设横截面的边长比为 1:2δ,使用 Poincare-Keller 的打靶法并引进坐标的伸缩变换,研究了δ在 δ_0=1 附近的情形。当δ≠1 时,发现了杆平衡态的二次分叉。我们也给出了原始后屈曲解支及二次分支的渐近表示并分析了各个解支的稳定性。     

韧性材料的剪切带状分叉

本文从两个位移变量入手分析了平面应变条件下的剪切带状分叉从而放弃了分叉时体积不变的约束。文中论证了分叉时材料将伴随有局部性的体积变化,应变软化,即材料性质的分叉突变。文中还用摄动法近似分析了材料缺陷可能造成的影响。     

固体材料不稳定性的特征

基于分析势函数的二次变分,从理论上证明了固体材料不稳定性主要取决于材质不断退化的重要特征。另一特征是：材料往往会由基本变形路径漂移为一个轴向应变被限定的模态以至的失稳。文中以有限元方法计算模拟受周期性分布孔洞损伤的平面板材模型,结果显示,孔周边的应变局部化使变形路径转移到一个轴向应变被限定的失效模态。此类现象与金属板材拉胀实验中所观测到的结果相符合。     

理想直杆中轴向应力波的传播和反射导致的分叉问题

对阶跃载荷作用下弹性理想完善直杆中应力波的传播及其反射引起民的分叉问题进行了理论分析和数值计算，讨论了此类动力屈曲问题中横向惯性效应的影响；给出了一种进行后分叉分析的近似方法，得到了一些结论，在各类结构由于应力波的传播及反射引起的分叉问题具有指导意义。     

半无限长弹性直杆受轴向冲击载荷作用的分叉问题

受轴向冲击载荷作用的弹性杆的屈曲问题曾被许多作者从不同的角度研究过。本文以半无限长弹性直杆为研究对象,把这个问题作为由于轴向应力波的传播而导致的分叉问题,给出了它的正确提法,并通过实例作了具体的说明。     

Cavitation in hookean elastic membranes

An exact solution to cavitation is found in tension of a class of Cauchy elastic membranes. The constitutive relationship of materials is based on Hookean elastic law and finite logarithmic strain measure. A variable transformation is used in solving the two-point boundary-value problem of nonlinear ordinary differential equation. A simple formula to calculate the critical stretch for cavitation is derived. As the numerical results, the bifurcation curves describing void nucleation and suddenly rapidly growth of the cavity are obtained. The boundary layers of displacements and stresses near the cavity wall are observed. The cata-strophic transition from homogeneous to cavitated deformation and the jumping of stress distribution are discussed. The result of the energy comparison shows the cavitated deformation has lower energy than the homogeneous one, thus the state of cavitated deformation is relatively stable. All investigations illustrate that cavitation reflects a local behavior of materials. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 19802012) the Scientific Research Foundation for Returned Overseas Chinese Scholars, and the Scientific Research Foundation for Key Teachers in Chinese Universities.     

岩石类材料裂纹分叉非规则性几何的分形效应

本文考察了岩石裂纹(从晶粒尺寸的微裂纹到几千米的断层构造)的分叉在几何上存在的非规则性,在文献[10,11]的基础上,应用分形(fractal)几何建立了裂纹分叉的分形模型,分析了裂纹分叉的分形效应,从几何的角度研究了裂纹分叉使断裂韧性提高的物理力学现象,导出了一个比smith公式更合理的断裂韧性计算式。     

扁球面网壳的混沌运动研究

在圆形三向网架非线性动力学基本方程的基础上,用拟壳法给出了圆底扁球面三向网壳的非线性动力学基本方程．在固定边界条件下,引入了异于等厚度壳的无量纲量,对基本方程和边界条件进行无量纲化,通过Galerkin作用得到了一个含二次、三次的非线性动力学方程．为求Melnikov函数,对一类非线性动力系统的自由振动方程进行了求解,得到了此类问题的准确解．在无激励情况下,讨论了稳定性问题．在外激励情况下,通过求Melnikov函数,给出了可能发生混沌运动的条件．通过数字仿真绘出了平面相图,证实了混沌运动的存在．     

随机扰动的同宿分岔系统研究

利用一维扩展过程的奇点理论并结合能量包络的随机平均法，考查“隐藏在余维２分岔点之后”的同宿分岔系统受参激白噪声影响的分岔行为。