脆性基体复合材料层板弯曲破坏的数值模拟

讨论了复合材料层板的弯曲破坏问题,纤维层是正交异性弹性体,而基体为脆性损伤材料。提出了一种脆性损伤模型,虽是各向同性连续损伤模型,但利用等效损伤应变的定义,可以区分拉、压和剪切对损伤的不同响应。用有限元法数值模拟了如下现象,一旦基体出现临界损伤,弯曲载荷则从最大值急速下降,同时基体的临界损伤区很快扩展,并且发生局部纤维断裂,从而使复合材料层板几乎失去了承弯能力,整体呈脆性特性。为便于了解破坏过程,给出了若干状态时板内的应力等值线分布图。     

复合材料层合板的奇异应力场分析

本文根据特征值与特征函数展开理论,用极其简单的矩阵形式,对纤维增强复合材料层合板中各种断裂模型的界面裂纹奇异性问题进行了一系列的理论推导。计算了各种情况下的应力奇异性值,提出了具有一般奇异性的扇形奇异裂纹单元。最后,分析了复合材料中的边界层效应、层面离层、层板横裂等情况的奇异应力场。计算结果表明,本文的方法是行之有效的。     

用三维电镜图像数据比较空穴直径和空穴深度

用SiC炭化硅强化金属基复合材料制作的不同切口的拉伸试样进行了拉伸试验并对拉伸延性断面进行了微小空穴的三维形状测试．详细分析了在不同应力三维度下、空穴聚合时空穴几何形状的变化．为准确模拟金属基复合材料及其零部件在多向外载荷下的损伤过程，判断延性损伤机理提供了科学依据．     

材料微损伤在高速变形过程中的演化及其对率型本构关系的影响

材料在高速变形过程中常常伴有不同形式的内部缺陷或微损伤的演化。根据锆合金中孪晶演化，钛合金中绝热剪切带演化，以及铸镁合金、有机玻璃和水泥砂浆中微裂纹演化的实验观察，基于热激活机制，提出了同时依赖于应变率和应变的微损伤演化律，及相应的计及损伤弱化效应的率型本构关系。     

硫酸盐侵蚀下混凝土损伤演化的新模型

根据混凝土的拉伸强度给出了微裂纹的起裂条件,再由微裂纹成核率的"白模型"得到了损伤驱动应力相关的微裂纹成核率方程.在假定微裂纹的长大服从Seaman扩展方程的基础上,结合微裂纹数密度演化的平衡方程,得到了特征线上微裂纹数密度演化的一阶常微分方程;通过对微裂纹的体积积分,得到了混凝土损伤劣化的新模型,模型的相关参数则由实验确定.研究结果表明:得到的损伤劣化模型可以较好地反映混凝土侵蚀损伤演化规律.     

动载荷下颗粒增强高聚物中的损伤演化

本文讨论了在强动载荷作用下的颗粒增强高聚物中的损伤演化规律．文中首先介绍了由本文作者最近提出来的关于粒子填充高聚物的本构关系．然后研究了在平板撞击下的一维应变波的传播和衰减特性．本文基于细观力学方法研究了介质中微损伤的演化．拉应力波的作用将可能导致由于界面脱粘引起的微损伤成核，已经成核的微损伤(微孔洞)的长大与汇合将最终造成材料的动态失效．研究表明，影响微损伤演化的因素有：粒径分散度，平均粒径和界面粘结能等．然而，与准静态加载不同，在动态条件下，以上这些因素对损伤演化的影响并不十分明显．理论分析的结果是：材料的层裂破坏强烈地依赖于飞片对靶板的撞击速度，最后，本文还根据损伤演化的特征建议了一个关于粒子填充高聚物的层裂准则．     

弹塑性断裂的内参量热力学分析 Ⅱ.弹塑性裂纹体的裂纹扩展

采用内参量热力学方法讨论弹性—理想塑性体的裂纹扩展,主要在下两方面有更进一步的理论分析。一是对弹塑性断裂力学中的各种能量关系作出了统一的整理,讨论了弹塑性裂纹体的裂纹扩展和塑性变形的驱动力与阻尼力,并给出了相应的过程准则表达式以及能用于弹塑性柔度标定的计算公式。二是以中心裂纹体为例,分析了裂纹扩展的热力学稳定性条件,明确弹塑性裂纹扩展的热力学稳定性的全局性条件是不能满足的,然后转而结合具体的极限势函数方程来讨论恒位移状态下满足稳定性的局域性条件的各有关情况,区分出裂纹失稳扩展—止裂、明显稳定扩展(撕裂)和缓慢稳定扩展三种情况,并举例给出了应变—裂纹长大和应力—应变的计算曲线。     

谐波减速器中波发生器不同安装深度下柔轮变形与应力研究

柔轮作为谐波减速器中的核心部件,其性能直接决定着整个减速器整机的传动性能.因此为了探究波发生器不同安装深度对其性能影响的基本规律,从而能够更好地控制性能,本文在建立谐波减速器三维模型基础上,采用有限元法分析了波发生器在不同安装深度下柔轮的变形规律与应力分布.分析结果表明:波发生器安装深度从0.35 mm增加到1.15 mm时,柔轮最大变形量相对增加了3.43%左右,最大应力相对增加了3.80%左右.波发生器安装深度的变化对柔轮在长轴和短轴处的变形影响较大,并且对柔轮长轴处、短轴处、齿圈前端和筒底过渡区的应力影响较大,而其他位置影响较小.该结果也为其他相关研究提供了有益参考.     

Al/Al2O3P金属基复合材料的静动态压缩性能及损伤分析

用气压浸渗工艺制备了体积分数40％～50％Al2O3颗粒增强纯铝基复合材料，使用了4种不同尺寸的Al2O3颗粒，其平均粒径分别为5μm、10μm、30μm和60μm．测定了这些复合材料的静、动态压缩性能，并通过材料压缩前后密度变化的测量定量表征了材料的累计损伤，结果表明，与基体材料相似，这些复合材料表现出明显的应变率敏感性；当增强颗粒平均粒径小于60μm时，材料的累计损伤基本与应变率无关，而主要取决于材料的应变．材料中颗粒的破裂主要是由颗粒间的相互作用引起的．较小尺寸颗粒增强的复合材料具有较高的流动应力和较小的累计损伤，并随着颗粒体积分数的增加，材料的流动应力和损伤率都相应增加．     

金属损伤演化方程和层裂准则的确定

文中由唯象分析和细观统计相结合的方法给出了一种新的损伤演化方程．对两种金属，在试验结果和内变量理论的基础上得到了计及损伤的热-粘塑性本构关系．用有限差分数值计算研究了应力波传播规律、损伤发展及层裂．通过自由面速度历史的数值模拟，并基于计算结果与试验结果间的最佳一致性，得到了损伤演化方程和层裂准则中的材料参数．     

基于细观孔结构的混凝土损伤劣化特性分析

通过冻融循环试验,探讨了在不同损伤定义下,普通混凝土与高性能混凝土的宏观强度损伤与细观孔洞结构的相互关系和混凝土损伤劣化特性规律,进而得到了反映混凝土损伤劣化特性的重要结论.     

玻璃的冲击损伤

冲蚀过程是一个与颗粒反复冲击物体表面而移除物质相关的表面现象．本文研究了玻璃的冲蚀坑的几何尺寸和体积，给出了冲蚀移除物质如何依赖于颗粒流动速度、颗粒尺寸和冲击角的理论关系．通过理论与实验结果相比较，定义了一定冲蚀坑尺度的有效域．     

白藜芦醇抗过氧亚硝基及保护DNA作用

利用紫外-可见、荧光光谱法研究了白藜芦醇（resveratrol，Res）与过氧亚硝基阴离子（peroxynitrite anion，ONOO^-）的相互作用，利用电泳方法证实了Res能抑制ONOO^-引起的DNA损伤作用．结果表明Res与ONOO^-之间存在相互作用，并对ONOO^-引起的DNA损伤具有明显的保护作用，当Res浓度为0．05mmol／L时，有近50％的断链DNA恢复为超螺旋态；CO2能显著降低ONOO^-引起的DNA单链断裂，并能加强Res的保护作用，当Res浓度为0．05mmol／L时，对DNA损伤的保护由50％增加到71％．     

2种不同相容剂的PP/PA共混高聚物动态损伤演化的模量表现

对含2种不同相容剂的PP／PA共混高聚物试样进行了高应变率冲击试验，以冲击后试样的模量变化来表征损伤演化，借助于“损伤冻结”的方法来控制总应变，分别得到了其损伤值随应变及应变率变化的曲线．试验表明，共混高聚物的损伤发展存在一个应变阈值(大约在4％-6％之间)；超过阈值后，损伤值随应变和应变率的升高均有所增加，其中应变增加对其损伤发展的影响占有主导地位，相比而言，112^#(以PP—g—MAH为相容剂)比113^#(以TPE—g为相容剂)的损伤演化更为迅速．     

水泥砂浆的率型本构方程

水泥砂浆的动态力学行为具有应变率敏感的非线性粘弹特性,并伴随着微损伤的率型演化,给出的水泥砂浆计及损伤演化的率型本构方程,与实验结果吻合良好。     

水液相环境下羟自由基诱导的苯丙氨酸分子损伤机理

在MP2/ SMD/6-311++g(3df, 2pd)//WB97X-D/SMD/6-311++G(d, p)理论水平上,研究了水液相环境下羟自由基诱导的苯丙氨酸分子的损伤机理。研究发现,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢、β-氢、苯环-氢以及羟自由基与苯环加成均可致苯丙氨酸分子损伤。势能面计算表明,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢和β-氢的最低能垒分别为68.4和89.3 kJ·mol^-1,羟自由基抽取苯环-氢的最低能垒为111.6 kJ·mol^-1,羟自由基加成到苯环不同位点碳的能垒大约在106.5~110.2 kJ·mol^-1,羟自由基（水分子簇）抽α-氢和β-氢是显著的放热反应。结果表明,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢是苯丙氨酸分子损伤的主要途径。     

水液相环境下羟自由基诱导的苯丙氨酸分子损伤机理

在MP2/ SMD/6-311++g(3df, 2pd)//WB97X-D/SMD/6-311++G(d, p)理论水平上,研究了水液相环境下羟自由基诱导的苯丙氨酸分子的损伤机理。研究发现,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢、β-氢、苯环-氢以及羟自由基与苯环加成均可致苯丙氨酸分子损伤。势能面计算表明,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢和β-氢的最低能垒分别为68.4和89.3 kJ·mol^-1,羟自由基抽取苯环-氢的最低能垒为111.6 kJ·mol^-1,羟自由基加成到苯环不同位点碳的能垒大约在106.5~110.2 kJ·mol^-1,羟自由基（水分子簇）抽α-氢和β-氢是显著的放热反应。结果表明,羟自由基（水分子簇）抽取α-氢是苯丙氨酸分子损伤的主要途径。