零泊松比手风琴蜂窝等效模量

柔性蒙皮是变形机翼和风力机叶片的关键组成部分。一维变形的柔性蒙皮不仅要求其支撑结构具有良好的面内变形和面外承载能力,还需要具有零泊松比特性。手风琴蜂窝具有零泊松比特性,可用作一维变形柔性蒙皮支撑。为全面分析其面内外弹性变形特性,综合考虑结构的内力弯矩、轴力和剪力,通过卡氏第二定理对其x向等效弹性模量和x-y面内等效剪切模量进行了推导;利用最小余能原理和最小势能原理确定了x-z面内的等效剪切模量;此外还推导了其y和z向的等效弹性模量以及y-z面内的等效剪切模量;然后通过ANSYS有限元仿真对等效模量理论公式进行了验证;最后将本文理论模型与现有模型进行了比较。结果表明,理论公式和有限元仿真吻合较好,在结构设计时采用较大的斜梁高度系数h和斜梁间距系数g,较小的厚度系数t以及较大的竖直梁厚度系数η,有望获得具有较小面内刚度和较大面外刚度的手风琴蜂窝结构。该结果可用于手风琴蜂窝面内外等效模量的快速预测,为一维变形柔性蒙皮的结构设计提供相应的参考。此外,本文理论模型相比传统模型更为精确且具有更加广泛的应用范围。     

垂直沉积干燥薄膜的剪切模量粒径依赖研究

作者前期在关于胶体颗粒粒径对干燥薄膜的初始裂纹形成影响的研究论文中报道了:对于相同厚度薄膜的初始裂纹,其裂纹间距随颗粒粒径的增大而减小.本文从这一实验现象出发,针对垂直沉积干燥薄膜的剪切模量进行了进一步的理论分析.结果表明此薄膜的剪切模量同样具有粒径依赖的特性.同时,通过与颗粒聚集体材料剪切模量的粒径依赖性的比较,我们发现二者有所差异,这表明干燥薄膜的剪切模量不仅仅由其固相部分决定,其液相部分的影响不可忽视.     

Mechanical properties of jammed packings of frictionless spheres under an applied shear stress

By minimizing a thermodynamic-like potential, we unbiasedly sample the potential energy landscape of soft and frictionless spheres under a constant shear stress. We obtain zero-temperature jammed states under desired shear stresses and investigate their mechanical properties as a function of the shear stress. As a comparison, we also obtain the jammed states from the quasistatic-shear sampling in which the shear stress is not well-controlled. Although the yield stresses determined by both samplings show the same power-law scaling with the compression from the jamming transition point J at zero temperature and shear stress, for finite size systems the quasistatic-shear sampling leads to a lower yield stress and a higher critical volume fraction at point J. The shear modulus of the jammed solids decreases with increasing shear stress. However, the shear modulus does not decay to zero at yielding. This discontinuous change of the shear modulus implies the discontinuous nature of the unjamming transition under nonzero shear stress, which is further verified by the observation of a discontinuous jump in the pressure from the jammed solids to the shear flows. The pressure jump decreases upon decompression and approaches zero at the critical-like point J, in analogy with the well-known phase transitions under an external field. The analysis of the force networks in the jammed solids reveals that the force distribution is more sensitive to the increase of the shear stress near point J. The force network anisotropy increases with increasing shear stress. The weak particle contacts near the average force and under large shear stresses it exhibit an asymmetric angle distribution.     

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提出了一种采用有限元法计算钢管混凝土受剪时等效剪切模量的方法,并对该方法 的正确性进行了验证;在分析了各种因素对等效剪切模量影响的基础上,给出了圆形和方形 钢管混凝土受剪时等效剪切模量的简化计算公式;与其他得到钢管混凝土剪切模量的方法进 行比较,分析了结果不同的原因,表明对钢管混凝土采用有限元计算研究其等效剪切模量的 方法更为合理.     

冲击波作用下铝的准弹性卸载行为

根据一维应变冲击波的基本关系,将Cochran 等定义的有效剪切模量与准弹性卸载过程的纵波和体波声速关联起来,并藉此研究了冲击波作用下铝的准弹性卸载特性. 利用VISAR高压声速测量技术获得了LY12铝在20$\sim$100\,GPa压力下沿着准弹性卸载过程的有效剪切模量,结果表明LY12铝的有效剪切模量随卸载应力的下降而迅速下降. 采用与卸载应力成线性关系的方程对有效剪切模量进行了近似描述,该方程的斜率随初始冲击压力的增加而增加,体现了准弹性卸载行为的压力相关性. 将有效剪切模量结果与准静态实验结果进行了比较,由此分析了冲击波作用下准弹性卸载过程的可能物理机制. 应用有效剪切模量方程对6061铝合金的准弹性行为进行了模拟,计算结果与实验结果符合很好.      

轮胎胎体层的剪切模量研究

本文用胎体层的组分材料基本材料性能参量和内胎的充分气压力，预报了含有内胎的胎体层的宏观切向刚度和当量剪切模量。其预报值与实验值吻合很好。     

小形变时杨氏模量等于三倍的剪切模量

尽管高聚物是黏弹性材料,具有时间依赖性和温度依赖性,但在小形变时,弹性理论中的一些假定和定理仍能用来讨论黏弹性高聚物的形变。应力与应变之比是模量,在小形变时,单向拉伸的杨氏模量约等于三倍的剪切模量,E≈3G。     

一种获得剪切模量压强二阶偏导数G″P的方法

从晶格材料的电子结构理论出发 ,推导了一个计算剪切模量G的压强二阶偏导数G″P 的方法 .针对 93钨合金材料计算得到G″P=- 0 .0 33GPa-1,把这一结果用于Birch Murnaghan有限应变理论的计算 ,并与G″P=0的计算结果进行了比较 .结果表明 ,G″P=0的计算结果明显高于G″P≠ 0的计算结果 ,在压强较高时 ,二者结果相差较大 .因此 ,在高压下 ,必须考虑G″P 带来的影响 .     

悬丝耦合音频共振法的原理与检验

提出了悬丝耦合音频共振的实验方法,用来测定材料的杨氏模量、剪切模量和泊松比,并分析了测量误差来源,进而运用此方法测定了25号碳钢(退火)的杨氏模量和剪切模量.     

冲击压缩下铝、铜、钨的剪切模量和屈服强度与压力和温度的相关性

对铝、铜和钨在冲击压缩状态下的剪切模量和屈服强度的实验数据进行了综合分析，并与St einberg-Cochran-Guinan(SCG)模型的计算结果进行了比较，结果表明，铝在50 GPa、铜在1 00 GPa、钨在200 GPa冲击压力以内，三种材料的剪切模量和屈服强度随温度和压力的变化 趋势基本相似，即SCG模型的假设Y′_pY₀=G′_pG ₀,Y′_TY₀=G′_TG₀对这三种材料在上述冲击压力范围内近似成立，利用该模型可以较好地描述材料在冲击压缩 下的本构行为. 关键词： 剪切模量 屈服强度 压力 温度