基于微面有效应力矢量的各向异性屈服准则

基于微面模型，定义损伤变量为微面上有效承载面积的减少. 将Kachanov的一维有效 应力概念推广到三维，提出微面有效应力矢量的概念. 根据微面的有效应力矢量，将无损材 料的宏观应力张量及不变量与微面应力矢量的积分关系拓展到有损材料，得到了有损材料的 宏观有效应力张量及其不变量与宏观名义应力张量、微面面积损伤组构张量之间的关系. 将 无损材料的以应力张量不变量表示的Drucker-Prager准则推广到有损材料，建立了含缺陷 材料的各向异性屈服准则. 对有损材料，宏观有效应力张量与Murakami的有效应力张量具 有相同的形式，各向异性强度准则与Liu等提出的扩展Hill准则有相同的形式，当不考虑 静水应力对屈服的影响时，它与Hill准则具有相同的形式.     

使用焦散线法与光弹法测定三维裂纹混合型应力强度因子

本文介绍了将焦散线法与应力冻结，“解冻”技术相结合，使焦散线法用于测量三维体内部裂纹前缘应力强度因子的实验方法，并针对复杂应力状态下三维裂纹前缘的不同应变奇异场，合理地综合运用焦散线法与三维光弹法，实际测量与分离了三维裂纹前缘混合型应力强度因子。     

服役飞机极端环境应力事故树分析方法

针对极端环境应力与飞机服役风险评估之间关系的复杂性和不确定性问题，采用事故树分析方法对服役飞机事故与极端环境应力相关性进行系统分析和探讨。首先基于极端环境应力导致飞机事故的相关数据库数据的统计分析，构建了飞机极端环境应力因素集及飞机极端环境应力事故树；然后根据极端环境应力作用机理分析及严酷度数学模型，计算极端环境应力导致飞机事故发生概率，评估极端环境应力直接相关严酷度，预测极端环境应力与飞机服役事故的关联度；最后总结形成了一种服役飞机极端环境应力事故分析方法。研究结果表明了积冰、雨、侧风、雾对服役飞机安全飞行影响极大，可为极端环境下飞机维保、签派及安全运营提供支持。     

应用半权函数法计算界面裂纹的应力强度因子

应用半权函数法求解双材料界面裂纹的应力强度因子，得到以半权函数对参考位移与应力加权积分的形式表示的应力强度因子。针对特征值为复数λ的双材料界面裂纹裂尖应力和位移场，设置与之对应特征值为-λ的位移函数，即半权函数。半权函数的应力函数满足平衡方程，应力应变关系，界面的连续条件以及在裂纹面上面力为0；半权函数与裂纹体的几何尺寸无关，对边界条件没有要求。由功的互等定理得到应力强度因子KⅠ和KⅡ的积分形式表达式。本文计算了多种情况下界面裂纹应力强度因子的算例，与文献结果符合得很好。由于裂尖应力的振荡奇异性已经在积分中避免，只需考虑绕裂尖远场的任意路径上位移和应力，即使采用该路径上较粗糙的参考解也可以得到较精确的结果。     

应力圆与应变圆之间的关系

本文对各向同性弹性体，导出了用应变复数表示的应力圆方程，用该方程分析了应力圆与应变圆之间的关系，还用其对测得的应变分量直接进行平面应力状态的应力分析，计算简便．     

蝶翼式MEMS加速度计温度稳定性提升方法

环境温度变化造成的热应力是影响MEMS加速度计性能的关键因素。为了提升MEMS加速度计温度稳定性，以蝶翼式MEMS加速度计为研究对象，分别在敏感芯片上设计应力释放结构和敏感芯片与陶瓷基底之间设计应力隔离结构。利用有限元分析工具COMSOL对有无应力释放和隔离结构的情况进行了对比仿真，结果表明敏感单元上的敏感梁应用应力释放结构只有原结构最大应力水平的0.3%，封装时采用应力隔离结构间接连接比原直接连接方式最大应力下降一个数量级。采用微机械加工技术和微电子工艺技术结合的MEMS加工工艺实现含应力隔离结构的加速度计原理样机制作。对样机进行温度测试，试验结果表明有应力释放与隔离结构在-40?°C~60?°C区间的漂移量比无应力释放与隔离结构提升约3.5倍，验证了应力释放与隔离结构对温度稳定性提升的有效性，研究结果可以为加速度计在高性能、恶劣环境下的应用提供参考。     

发动机缸体铸铁件消应热处理工艺的评价

发动机缸体铸铁件生产过程中产生的铸造残余应力需要采取合适的热处理工艺消除，缸体热处理前后的残余应力变化情况可用于评价热处理工艺的有效性．文中首次采用压痕应变法与深孔法相结合，分别测量发动机缸体表面与内部残余应力分布规律，综合评价了发动机缸体铸铁件热处理前后的残余应力水平．两种不同型号缸体热处理前后残余应力测量结果表明，目前的热处理工艺并不能有效降低残余应力峰值，该热处理工艺需要进一步优化调整或考虑取消现有的热处理工艺方案．     

一个新的声应力系数及其确定

 为建立声焦散线与平面应力条件下裂尖应力强度因子的关系，定义了一个新的声应力系 数------声程差随应力线性变化的比例系数, 该系数的大小既取决于材料常数又取决于 耦合介质及声束的传播历程. 借助6061-T6铝、EPTI钢两种材料的实验结果，说明了确 定新的声应力系数的方法与步骤. 所得结论是：只要确定了平面应力条件下超声纵波 速度相对变化与主应力和之比，便可确定新的声应力系数.     

杂交元本征应力模式和应力子空间的性质研究

详细讨论了有限元本征应力模式和应力子空间的性质，并着重讨论和进一步完善了与杂交应力有限元应力子空间有关的一些定理，为提出新方法提供了理论基础，主要包括：（1）证明了杂交元特征值不大于对应位移元的特征值；（2）证明了矩阵H非奇异的充分必要条件是假设应力模式线性无关；（3）证明了杂交元所对应位移元的本征应力模式形成的杂交元与该位移元相同；（4）证明了等价假设应力模式形成相同的杂交元；（5）证明了确定杂交元本征应力模式的充分必要条件是其范数平方等于所形成杂交元的变形模态特征值；（6）证明了杂交元假设应力模式与变形模态的能量一一对应的充分必要条件是假设应力模式彼此正交且与所对应位移元的本征应力模式除了一一对应者之外都正交。     

云纹干涉与钻孔法测量残余应力的实验方法与系统

应变片钻孔法是工程中应用最广的残余应力测量方法之一，由于应变片只能得到其长度范围内的平均应变，测量误差比较大，本文提出用云纹干涉法测量的位移信息代替应变片测量的应变信息来确定残余应力，用有限元建立位移与残余应力之间的关系，基于以上理论，开发了一种可以进行现场残余应力测量的便携式云纹干涉钻孔系统，并用该仪器进行了铝合金激光焊接接头的残余应力测量，得到了焊缝中心残余应力值。     

高速轧机工作界面非稳态混合润滑过程多因素耦合辊缝力学特性研究

综合运用摩擦润滑理论、流体力学理论、轧制理论,建立了考虑动态辊缝非稳态润滑过程多因素耦合轧制界面力学模型.该模型综合运用了基于非稳态润滑过程的界面摩擦模型、工作辊运动模型、辊缝应力分布模型构成的界面薄膜约束多因素耦合模型.系统分析了非稳态混合润滑状态下,当压下率和表面粗糙度为定值时不同时刻工作区压应力和摩擦应力的分布情况,以及压下率为定值时工作区压应力、摩擦应力随表面粗糙度和后张应力变化的情况.结果表明:在压下率和表面粗糙度为定值时,当具有较大的后张应力时,工作区压应力和摩擦应力却较低,同时压应力梯度和摩擦应力梯度也相当小,摩擦应力在入口和出口边缘处达到最大,当后张应力减小时,辊缝间压应力和摩擦应力增加,压应力梯度和摩擦应力梯度较大;在压下率为定值而表面粗糙度为变量时,当后张应力较大时,表面粗糙度对工作区中的压应力和摩擦应力影响非常大,辊缝间压应力和摩擦应力随着表面粗糙度的增加而增加,当后张应力较小时,表面粗糙度对工作区中的压应力和摩擦应力影响不太明显.     

三向应力Mohr圆的真实构成及剪应力作用方向的确定

三向应力Mohr圆的构成在传统上是借助公式推证而得，并以平面图形来表示，缺乏三维的真实感和直观性。在应力应变分析中，对于平面应力问题，可以通过平面应力摩尔圆确定过一点不同斜面上的应力分量及其作用方向。对于三维问题，利用摩尔圆图解法可以确定某一斜面上的正应力和剪应力的数值，但不能表示剪应力的作用方向。剪应力的作用方向需要通过另外的图解方法来确定。本文分别从坐标系旋转和数值计算的角度解释了三向应力Mohr圆的构成过程，形象地说明了Mohr圆的物理本质。针对三向应力Mohr圆不能表示剪应力作用方向的问题，通过矢量运算，给出了剪应力作用方向的确定公式。     

考虑夹杂相互作用的复合陶瓷夹杂界面的断裂分析

复合材料中夹杂含量较高时,夹杂间的相互作用能显著改变材料细观应力应变场分布,基体和夹杂中的平均应力应变水平也会发生较大变化,导致复合材料强度等力学性能发生显著变化. 为修正单一夹杂模型运用在实际材料中的误差,基于相互作用直推估计法,建立一种考虑含夹杂相互作用的夹杂界面裂纹开裂模型. 首先根据相互作用直推估计法,得到残余应力和外载应力共同作用下夹杂中的平均应力,再计算无限大基体中相同的夹杂达到相同应力场时的等效加载应力,将此加载应力作为含界面裂纹夹杂的等效应力边界条件,在此边界条件下求得界面裂纹尖端的应力强度因子,进而得到界面裂纹开裂的极限加载条件,并分析了夹杂弹性性能、含量、热残余应力、夹杂尺寸等因素对界面裂纹开裂条件的影响. 结果表明,方法能够有效修正单夹杂模型运用在实际材料中的误差,较大的残余应力对界面裂纹开裂有重要的影响,夹杂刚度的影响并非单调且比较复杂;在残余应力较小时,降低柔性夹杂刚度或者增大刚性夹杂刚度都有利于提高材料强度;扩大夹杂尺寸将导致裂纹开裂极限应力显著降低,从而降低材料强度.      

多孔介质的流变模型研究

多孔介质在应力作用下具有弹性变形和黏性变形两种完全不同的变形机制，多孔介质的弹性变形是由介质的本体有效力所致，而黏性变表则是由介质的结构有效应力所致。多孔介质的总变形为弹性变形和黏性变形的叠加，计算多孔介质总应变量的流变模型必须同时采用本体有效应力和结构有效应力（双重有效应力），而传统的流变模型仅采用Terzaghi有效应力是不妥当的，它无法正确描述多孔的应变行为，采用了双重有效应力之后的流变模型，通过调节介质特性参数，可以拟合介质的实际应变行为，并且把多孔介质与普通固体联系了起来。     

拉压性能不同材料全量型本构关系及厚壁筒的应力分析

将经典全量理论作了推广，考虑了应力状态及塑性体积变形对拉压性能不同材料的塑性行为的影响。应用该本构模型分别计算了厚壁筒在内压和外压作用下的应力分布。给出了径向应力、环向应力和轴向应力沿壁厚的分布图。将本文的计算解与拉压性能相同(不考虑体积变形、强化曲线唯一)的幂函数强化材料的厚壁筒的理论解进行了比较。结果表明，材料的拉压性能不同对厚壁筒的环向应力和轴向应力影响较大。因此，对于拉压性能不同材料，考虑到其对应力状态及塑性体积变形敏感时，是不能将其简化成拉压性能相同、体积不可压缩、强化曲线唯一的理想材料。     

Superposition and Destructive Residual Stress Measurements

The paper describes destructive measurement of residual stress profiles across two perpendicular planes in a single coupon. Several established destructive measurement techniques can determine the residual stress locked in a coupon of interest, but in general, only a single measurement can be taken without releasing stress and affecting subsequent measurements. However, when the first measurement determines a stress profile across an entire plane, the released stress can be determined, through a supplemental stress analysis incorporating results from the first measurement, and then accounted for in a subsequent measurement. To demonstrate the capability, we describe measurements of residual stress profiles across two perpendicular planes in aluminum compact tension coupons. Residual stress was introduced into the coupons by laser shock peening, and measurements were performed using the slitting method. For each coupon, the measured stress profile on the first plane was used to compute stress released on the second plane. By adding this released stress to measured stress for the second plane, we obtain a stress profile for the second plane in the original configuration. Results of a numerical model that predicts residual stress due to laser shock peening are presented, and agreement between the model and experimental results gives confidence in the superposition method applied.     

循环软化45碳钢和循环硬化304不锈钢的棘轮行为实验研究

对循环软化45碳钢的单轴应力循环下的平均应力、应力幅值以及先前应变循环对棘轮效应的影响进行了实验研究;并对循环硬化的304不锈钢进行了多种非比例循环加载路径下路径形状、路径等效应力幅值、平均应变与平均应力对材料棘轮变形行为的影响实验．发现平均应力和应力幅值及其历史对于材料的棘轮行为都有很大的影响．     

Shear and normal stress relaxation in polymer blends: stress predictions from interface velocity and Laplace pressure terms

We derived for the first time the relationships among shear stress and normal stress differences for ellipsoidal interfaces under large step shear strains considering interface velocity term and Laplace pressure term in the expression of the stress tensor for mixtures of two Newtonian fluids. In the derivation, orientation angle of the interface is assumed to be given by the affine deformation assumption and is independent of time based on experimental results for blends with 0.048 ≤ K ≤ 0.54 where K is the ratio of droplet viscosity to matrix viscosity. For ellipsoidal droplets, the shear stress is only proportional to the first normal stress difference. On the other hand, for spheroidal droplets, proportionality among the shear stress, the first and the second normal stress differences was derived, and the ratio of the second normal stress difference to the first normal stress difference was given as a function of step strain. The shear stress and the first normal stress difference obtained experimentally satisfy the derived relationship, indicating applicability of the stress expression for polymer blends.     

The solid phase stress tensor in porous media mechanics and the Hill-Mandel condition

An assessment of the stress tensors used currently for the modeling of partially saturated porous media is made which includes concepts like total stress, solid phase stress, and solid pressure. Thermodynamically constrained averaging theory is used to derive the solid phase stress tensor. It is shown that in the upscaling procedure the Hill conditions are satisfied, which is not trivial. The stress tensor is then compared to traditional stress measures. The physical meaning of two forms of solid pressure and of the Biot coefficient is clarified. Finally, a Bishop-Skempton like form of the stress tensor is obtained and a form of the total stress tensor that does not make use of the effective stress concept.     

增强相形态对复合材料微区力学状态影响的有限元分析

采用三维有限元方法模拟了非连续增强金属基复合材料的应力场，得到了不同长径比的椭球形增强体周围的最大主应力场和应力球张量场的分布，分析了增强体长径比对非连续增强金属基复合材料的应力场、应力集中、界面应力过渡及材料内部最危险位置的影响。与仅适用于稀疏夹杂的Eshelby单夹杂模型相比，本文模型(体积分数约为20％—60％)与工程实际更加接近，所得的椭球状增强体内部应力分布并不均匀的计算结果与Eshelby的经典解析解有所不同。