四边手性蜂窝动态压溃行为的数值模拟

建立了四边手性蜂窝的有限元模型,采用数值模拟方法研究了四边手性蜂窝在不同冲击速度下的变形模式和能量吸收等动力学响应特性,并同普通六边形蜂窝的冲击行为进行了对比。计算得到了这2种蜂窝的变形模式图、动力响应曲线和能量吸收曲线。模拟结果表明:低速冲击下,四边形手性蜂窝的变形模式为“Z”字形;高速冲击下,四边手性蜂窝的变形模式与普通蜂窝的“I”字形模式类似;在适中速度的冲击下,四边手性蜂窝表现出兼具高速冲击和低速冲击特征的一种过渡态变形模式;随着冲击速度的提高,局部变形带由固定端向冲击端移动,并且能量吸收能力也随之提高;在中、低速度的冲击下,能够观察到拉胀材料压缩时特有的“缩颈”现象。     

含不确定参数弹簧质量系统振动反问题的区间分析法

将不确定参数用区间向量进行定量化,基于区间数学理论提出一种可以预测弹簧质量系统的弹簧系数和质量所在范围的非概率区间分析方法。与传统的概率分析方法相比,它只需确定不确定参数所在范围的界限,而不需要其它任何概率统计信息。通过数值算例,以Monte Carlo模拟结果作为基础将区间分析方法与概率分析方法进行了比较,显示了不确定参数在小范围内变化时区间分析方法的有效性和数值稳定性。     

豆荚弹射传播种子中的力学Ⅱ：螺旋魔术

介绍豆荚开裂后螺旋形状的形成原理.采用双层弹性薄片在互相垂直的方向分别收缩的力学模型,说明了豆荚的非协调变形,解释了残余应力的形成.进而由残余应力引起拉伸与弯曲应变能竞争解释了为什么弹性条具有魔术般的变形能力,给出了相关计算公式并讨论了条宽与裁剪角对螺旋形状的影响.     

豆荚弹射传播种子中的力学Ⅰ：豆荚组织的多功能优化

从豆荚弹射传播种子时形成美妙的自扭螺旋引出当代力学交叉领域的课题.介绍豆荚精巧的双层正交显微组织及其在保护籽粒、输导和储存营养物质、协同绿叶进行光合作用等方面的多功能优化.介绍籽粒成熟后,豆荚两层组织自然枯萎失水,在正交的方向不同步收缩积累变形能,自发将成熟的籽粒弹射出去的精妙力学设计.第2、3和4部分将分别探讨豆荚的力学模型及其魔术般的变形性质、实验模拟以及科学启示.     

豆荚弹射传播种子中的力学IV：自然大美

 举例介绍豆荚弹射传播种子中的力学原理的应用,以及更深层次的科学关联与启示,包括从玩具啪啪尺、捕蝇草到空间自展开装置的相同力学原理,从植物到动物和从宏观到微观的形形色色的螺旋之谜,柔性致动器的概念设计. 科学让我们领略自然之大美.     

基于动静测试的融合灵敏度结构损伤识别方法

基于静力位移和固有频率灵敏度矩阵,考虑这两种动静测试数据,提出了融合灵敏度结构损伤识别方法。利用位移响应和固有频率分别对全局损伤敏感效应和全部结构振动特性进行整体度量,将这两种不同类型的响应数据融合为一种灵敏度矩阵,提出了融合准则（ Damage Identification Fusion Criterion,DIFC）。利用数值算例对本文所提方法进行了验证,并将识别结果与两种单工况下的灵敏度方法计算结果相比较。结果表明：融合灵敏度方法更加灵敏,特别是对于相对较小的损伤,能够较为准确地诊断损伤所在位置及损伤程度大小,误差仅为6.47%。     

基于能量释放率的界面断裂实验分析方法

基于对断裂力学常用实验方法的研究,结合界面断裂问题的特殊性,以断裂力学为理论基础,通过能量释放率建立了界面断裂测量的实验分析方法,并且利用文献中的实验数据进行了验证,取得了良好的一致性.该方法通过测量试验件的载荷-位移关系,利用裂纹扩展过程中的能量变化关系得到该裂纹长度下的临界能量释放率;在此基础上,根据试件的阻抗能量曲线预测结构的最大承载能力.该方法以能量释放率为理论基础,为界面裂纹的强度分析提供了合理的手段,基于能量角度建立的实验分析方法也具有良好的实用性和适用性.     

使用单彩色相机的单相机三维数字图像相关方法

介绍了一种基于单个彩色相机的新型全靶面、单相机三维数字图像相关(3D-DIC)方法。借助于设计巧妙的颜色分光光路,被测物体表面图像可以通过两条不同的光路达到相机靶面,采集的标定靶和实验件表面的彩色图像可以分离得到蓝色和红色子图像。通过使用3D-DIC分析标定靶和实验件表面分离后的蓝色和红色子图像,可以获得物体表面的三维形貌和变形。形貌测量、面内和离面平移、以及静动态三维变形实验验证了该单彩色相机3D-DIC方法的有效性和测量精准度。由于可避免双相机同步,且能实现无分辨率损失的全靶面三维形貌和变形测量,本文方法在需要实现瞬态位移和变形测量的爆炸、冲击、振动等领域中具有广阔重要的应用前景。     

材料力学方法分析接触问题的精度与梁理论的改进

 讨论了材料力学经典梁理论与考虑横向剪切变形的铁摩辛柯梁理论分析接触问题的精度. 通 过计入横向拉压变形效应改进铁摩辛柯梁理论, 获得了与完全三维分析吻合很好的结果. 对 于细长梁, 如果仅计算提起段高度, 经典梁理论已经有足够的精度; 如果计算悬空段长度, 需要采用铁摩辛柯梁理论; 如果计算接触应力, 则需要考虑横向剪切和拉压变形效应, 采用 修正的铁摩辛柯梁理论.