松质骨弹性模量计算的均匀化方法

对松质骨建立了六种单胞微观结构模型，采用均匀化方法和有限元方法计算松质骨的宏观等效弹性模量。给出了六种单胞模型的松质骨弹性模量与材料密度(体分比）的关系，与实验数据进行了对比，分析了不同微观结构模型在不同骨骼中的应用。结果表明，本文方法及六种单胞模型可以对松质骨微观结构和材料性能进行有效的模拟计算。同时本文又着重对松质骨的宏观等效弹性模量与体分比的指数关系进行了探讨。     

含正交排列夹杂和缺陷材料的等效弹性模量和损伤

研究含正交排列夹杂和缺陷材料的等效弹性模量和损伤,推导了以Eshelby－Mori－Tanaka方法求解多相各向异性复合材料等效弹性模量的简便计算公式,针对含三相正交椭球状夹杂的正交各向异性材料,得到了由细观参量（夹杂的形状、方位和体积分数）表示的等效弹性模量的解析表达式．在此基础上,提出了一个宏细观结合的正交各向异性损伤模型,从而建立了以细观量为参量的含损伤材料的应力应变关系．最后,对影响材料损伤的细观结构参数进行了分析．     

各向异性薄板的无网格法结构拓扑优化研究

将无网格Galerkin法引入正交各向异性薄板的结构拓扑优化中,建立了以节点相对密度为设计变量、以结构柔度为目标函数的结构拓扑优化模型;采用罚函数施加本质边界条件,结合固体各向同性惩罚插值模型和OC优化准则,推导了目标函数的灵敏度分析算法;利用数值算例验证了所建模型及算法的可行性,完成了单载荷工况、多载荷工况下各向异性材料的拓扑优化设计,探讨了材料性能与铺设角度对各向异性薄板结构拓扑优化结果的影响。结果表明,各向异性薄板在弹性模量较小的方向上,材料分布较多,且拓扑结构呈现周期性变化。     

损伤体有效弹性性质的细观分析和不变性描述—— 一个考虑微缺陷相互作用的一般理论模式

通过引进微缺陷相互作用张量，建立了一个二维情况下考虑微缺陷（微裂纹或微孔洞）间相互作用的损伤固体有效弹性性质的一般理论模式模型中考虑了微缺陷的几何形状、取向分布和空间分布所造成的有效柔度张量的各向异性和材料中微缺陷之间的相互作用所引起的损伤柔度张量的高阶效应针对微椭圆孔、微圆孔和微裂纹问题，求得了相互作用张量的解析形式     

损伤体有效弹性性质的细观分析和不变性描述—— 一个考虑微缺陷相互作用的一般理论模式

通过引进微缺陷相互作用张量，建立了一个二维情况下考虑微缺陷（微裂纹或微孔洞）间相互作用的损伤固体有效弹性性质的一般理论模式模型中考虑了微缺陷的几何形状、取向分布和空间分布所造成的有效柔度张量的各向异性和材料中微缺陷之间的相互作用所引起的损伤柔度张量的高阶效应针对微椭圆孔、微圆孔和微裂纹问题，求得了相互作用张量的解析形式     

基于Oda裂隙结构张量的流纹岩各向异性试验研究

岩石内天然存在长度、倾角和形态不同的裂隙,造成岩石的各向异性特征。为揭示岩石内天然随机裂隙发育特征对岩石物理力学特性的影响规律,以泥巴山隧址区采集裂隙性流纹岩为研究对象,首先对试样裂隙进行素描统计分析;然后基于Oda裂隙结构张量,获得天然随机分布裂隙的几何统计参数;最后对裂隙性流纹岩试样分别进行单轴和常规三轴压缩试验,得到不同应力路径下流纹岩的应力-应变曲线及物理力学参数。分析Oda裂隙结构张量定义的各向异性参数与试验获得的力学参数之间的规律,研究结果表明:(1)Oda裂隙结构张量适用于天然随机分布裂隙的几何统计分析,各向异性参数A(F)越大,裂隙优势方向越明显;(2)单轴压缩下,随着各向异性参数I1和A(F)的增大,流纹岩各向异性程度增大,弹性模量减小,泊松比增大;(3)常规三轴压缩下,流纹岩弹性模量和泊松比随各向异性参数改变的规律较不明显,Oda裂隙结构张量不再适用。     

Galerkin边界元法用于弹塑性分析的准高次元方法

提出了一种适用于Ｇａｌｅｒｋｉｎ边界元法的高次单元插值方法和半解析半数值的积分方法 准高次元法，建立了有关数值模型和将该方法应用于结构弹塑性分析的算法模型．有关算例结果表明，本文建议的方法是切实可行的．     

正交各向异性圆柱壳与平板连接处边缘应力分析

根据各向异性薄壳理论对承压圆柱壳与平板连接结构进行了力学分析,获得了圆柱壳连接处的剪力、弯矩、应力解,计算了各向异性弹性模量比对结构连接处的剪力、弯矩以及沿筒体纵向应力分布的影响,并与各向同性的结果进行了对比。结果表明:剪力和弯矩均随着各项异性弹性模量比的增大而增大;各项异性弹性模量与各项同性的情况相比对结构部位的应力影响显著;合理利用材料各向异性性能,可以降低承压结构连接部位的应力水平。研究结果为带有平板封头正交各向异性承压圆柱壳设计提供了参考。     

各向异性轴对称问题的弹性动力学解

呈现一种简便的解析方法，求解了各向异性轴对称有界结构的弹性动力学问题在实例中，计算了各向异性带孔圆板的动应力响应历程和分布规律     

基于敏度分析的拉压不同模量桁架问题的数值分析

利用光滑函数技术,提出光滑化的拉压不同弹性模量问题的应力应变关系,与有限元方法相结合,建立了拉压不同模量一维连续体与桁架结构的数值求解模型,推导了敏度计算公式,采用Newton-Raphson算法进行求解.数值结果表明,本文算法具有较高的计算精度和收敛速度.     

裂隙岩体损伤局部化破坏分岔模型及其应用

采用概率统计方法分析节理裂隙岩体的几何特征，定义了反映裂隙岩体几何特征的组构张量．基于不可逆热力学理论，通过裂纹扩展的细观分析，得出了损伤的发展机理和演化方程，把损伤演化和裂隙的几何特征的变化联系起来，建立了弹塑性损伤本构关系．为分析含有节理裂隙岩体在发生局部化破坏时的特征，通过对发生局部化时的裂隙岩体的分析。构造了适用于节理裂隙岩体局部化分析的不连续分岔模型．利用非线性规划数值解法，可以得出局部化破坏的方向特征．在有限元方法中，根据该模型给出了节理裂隙岩体相关的算例，分析表明该模型用于分析裂隙岩体的局部化破坏是有效的．     

颗粒材料三维应力路径下的接触组构特性

颗粒材料的宏观应力变形特征与其微观接触力、组构等紧密相关.一般而言,强接触系统属于颗粒内部体系的传力结构,其对应的组构张量是影响宏观应力性质的重要因素.细观数值方法(如离散单元法)能够反映物理试验的基本规律,并且可以方便地提取宏微观数据来研究颗粒体系的应力变形机制.采用离散单元法(discrete element method,DEM)进行一系列等$p$等$b$应力路径下颗粒材料的真三轴试验,在此基础上研究了三维应力路径下颗粒材料的宏微观力学参数的演化过程、三维组构张量与应力张量多重联系以及强接触体系反映的宏观应力特征.研究表明:颗粒体系偏应力峰值状态和临界状态均存在与加载路径无关的宏微观特征;三维应力路径下组构张量与应力张量存在非共轴性,但其联合不变量演化过程表现出加载路径无关的特征;与弱接触系统的组构张量相比,强接触系统的组构张量更能反映宏观应力张量的特征;强弱接触体系的组构张量对颗粒体系宏观响应的贡献不同,其分界点存在一定取值范围,但采用平均接触力较为简单合理.      

松质骨的细观力学研究评述

用细观力学方法分析松质骨的力学性能，研究松质骨的弹性模量、压缩强度与其相对密度之间的关系，这是骨力学的一个重要研究方向．     

松质骨的细观力学研究评述

用细观力学方法分析松质骨的力学性能,研究松质骨的弹性模量、压缩强度与其相对密度之间的关系,这是骨力学的一个重要研究方向．      

NONLINEAR MICRO－MECHANICAL MODEL FOR PLAIN WOVEN FABRIC

The warp yarns and weft yarns of plain woven fabric which, being the principal axes of material of fabric, are orthogonal in the original configuration, but are obliquely crossed in the deformed configuration in general. The orthotropic constitutive model is unsuitable for fabric. In the oblique principal axes system the relations between loaded stress vectors and stress tensor are investigated, the stress fields of micro-weaving structures of fabric due to pure shear are carefully studied and, finally, a nonlinear micro-mechanical model for plain woven fabric is proposed. This model can accurately describe the nonlinear mechanical behavior of fabric observed in experiments. Under the assumption of small deformation and linearity of mechanical properties of fabric the model will degenerate into the existing linear model.     

Dissipation consistent fabric tensor definition from DEM to continuum for granular media

In elastoplastic soil models aimed at capturing the impact of fabric anisotropy, a necessary ingredient is a measure of anisotropic fabric in the form of an evolving tensor. While it is possible to formulate such a fabric tensor based on indirect phenomenological observations at the continuum level, it is more effective and insightful to have the tensor defined first based on direct particle level microstructural observations and subsequently deduce a corresponding continuum definition. A practical means able to provide such observations, at least in the context of fabric evolution mechanisms, is the discrete element method (DEM). Some DEM defined fabric tensors such as the one based on the statistics of interparticle contact normals have already gained widespread acceptance as a quantitative measure of fabric anisotropy among researchers of granular material behavior. On the other hand, a fabric tensor in continuum elastoplastic modeling has been treated as a tensor-valued internal variable whose evolution must be properly linked to physical dissipation. Accordingly, the adaptation of a DEM fabric tensor definition to a continuum constitutive modeling theory must be thermodynamically consistent in regards to dissipation mechanisms. The present paper addresses this issue in detail, brings up possible pitfalls if such consistency is violated and proposes remedies and guidelines for such adaptation within a recently developed Anisotropic Critical State Theory (ACST) for granular materials.     

INCREMENTAL MICRO-MECHANICAL MODEL OF PLAIN WOVEN FABRIC

I. INTRODUCTION Previous research on woven fabric ignored the micro-weaving structures in fabric and modeled thewoven fabric as a ?exible orthotropic plate[1??3]. However, such a model is unable to predict certainbuckling phenomena of fabric commonly ob…     

基于Wolff法则连续体拓扑优化方法中的参数分析

Wolff法则是指骨骼在外部荷载变化时,骨骼内部小梁骨保持沿主应力方向分布以更好抵抗外部荷载。基于Wolff法则的连续体拓扑优化方法是模仿骨骼重建规律的一种新的连续体优化方法。基本思想是将待优化的结构看成是遵从Wolff法则的“骨骼”,仿照骨骼重建过程,连续体的拓扑优化过程即为“骨骼”重建过程。该方法中利用用于描述材料微结构几何及弹性性质的构造张量作为设计变量,采用参考应变区间确定构造张量特征主值的更新规律。本文通过对仿生过程中各因素的分析,解释了优化模型中各参数的物理意义。通过数值分析,给出了参数选取规律以保证算法稳定和快速收敛,从而使得本文优化方法更具实际应用价值。     

含损伤演化的TM耦合数值模型及其应用研究

从岩石材料的细观结构层次出发，应用损伤力学和热弹性理论，对热力耦合作用下岩石破裂 过程中热－应力相互作用关系进行了分析. 初步建立了细观岩石热－力(TM)耦合数值模型， 探讨了TM耦合作用下岩石材料的细观结构损伤及其诱发的材料力学性能演化机制，把岩石 热固耦合问题的研究从应力状态分析深入到损伤、破坏过程分析之中. 运用该数值模型对某 硬岩实验室开展的原位尺度实验中的废料处理井间柱稳定性进行了模拟分析，其应力场、岩 石剥离破坏形态及破坏诱发的AE特性等均与实验监测结果表现出了较好的一致性，证 明了该数值模型的合理性和有效性.     

氧化锆口腔种植体的动态植入过程分析与设计

在牙科种植领域常使用的种植体材料多为纯钛或钛合金, 然而钛金属种植体存在美学缺陷及潜在的致敏可能等问题. 氧化锆陶瓷由于其高强度、美观性与生物相容性被认为是钛金属种植体的理想替代品, 但目前国内对于氧化锆种植体的研究仍处于起步阶段. 本文通过对氧化锆种植体及骨组织进行有限元建模, 并对种植体的动态植入过程进行仿真, 分析了骨组织内部的应力-应变状况. 结果发现, 随着植入深度的增加, 种植体与骨组织的接触面积增大, 松质骨内应力增加. 考虑到骨组织的具体结构, 将松质骨内的最大应力-应变作为分析的主要对象, 结合损伤分析, 对种植体模型进行了优化. 此外, 还设计了3种具有自攻刃设计的种植体模型, 分别进行应力应变分析后确定了最优设计. 之后建立了具有自攻刃设计的种植体模型, 并模拟了临床的3种植入方案: 螺纹成形、螺纹切割、螺纹成形与切割进行分析, 通过分析得到螺纹成形与切割种植方案更为安全的结论. 本文结果可以指导氧化锆种植体的结构设计以及植入时的条件设定等, 为我国自主研发的氧化锆种植体进行了理论指导, 为其早日进行临床应用指明了方向.