惯性对多孔金属材料动态力学行为的影响

 对泡沫金属材料的力学性能已经进行了十分广泛的研究,但在对泡沫金属的应变率效应和惯性效应的研究中,尚存在一些矛盾的结论。为进一步认清惯性在多孔金属动态响应中的作用,用有限元计算方法模拟了二维Voronoi蜂窝的动态压缩行为,得到了不同速度下Voronoi蜂窝的3种变形模式。通过改变基体材料的密度和冲击速度进行“数值实验”,得到了相应“试件”的由冲击面和支撑面得到的宏观平均应力应变曲线和平台应力。根据数值模拟的结果,着重分析了惯性效应的影响。研究发现,惯性并不影响蜂窝的应力应变曲线,但它导致试件中宏观变形不均匀,是平台应力提高的主要原因。     

任意轴对称弹性体吸附接触的广义Maugis模型

通过线性叠加Sneddon方法和Lowengrub-Sneddon方法分别给出的解, 得到了一个弹性半空间 轴对称混合边值问题的一般解，进而研究了两个一般轴对称弹性体的正向无摩擦吸附接触问 题. 考虑任意有效的表面形状(要求中心部分首先进入接触)和任意的表面吸附作用，推广 得到了广义Maugis模型. 该模型是一个半解析的模型，它可以分解成表面形状和表面吸附 作用的分别独立影响的两部分，以及一个关联变形和吸附作用的式子. 利用Dugdale模型近 似表面吸附作用，得到了具有任意有效的表面形状的广义M-D模型. 它在强吸附或软材料条 件下的极限形式是广义JKR模型，而在弱吸附或硬材料下的另一个极限形式是广义DMT模型.     

弹塑性平面波传播中弹塑性边界的间断性质

本文用奇异面理论研究了弹塑性平面波传播中弹塑性边界间断的几个性质。指出由于受应力应变曲线斜率在弹塑性边界上间断这一基本奇性的控制,除与弹性或塑性特征线相重合的情况外,边界必是一阶或二阶而不可能是更高阶的弱间断。导出了在一般情况下弹塑性边界传播速度与边界两侧应力和质点速度的偏导数间的关系式,包括在任意高阶孤立弱间断点处和出现反向塑性加载边界的情况。     

低速撞击下正交型纤维增强复合材料层板的脱层研究

用不饱和聚脂预浸渍玻璃纤维带制作了几种正交型铺层序列的层板梁试件,并对其在固支条件下进行了横向冲击实验。用嵌入式加速度传感器得到了载荷历史,通过高速摄影机和显微摄像系统从层板侧面观察了脱层现象。根据最大剪应力准则,通过对层板内部剪应力的分布以及不同铺层间三种不同剪切破坏强度的近似分析,解释了首次脱层具体位置和二次脱层现象。试验和分析表明,脱层失稳所对应的脱层阈值载荷与试件的铺层结构有关。但是,对不同铺层结构的试件,发生脱层的0°/90°界面具有相同的细观剪切强度。因此,用细观界面剪切强度来分析和预言试件的脱层失稳更具有一般性。     

泡沫铝材料准静态本构关系的理论和实验研究

应用Chen和Lu提出的适用于可压缩弹塑性固体的唯象本构模型框架，建立了泡沫铝的准静态本构模型，推导了三维等比例加载和环向受约束轴向加载下的宏观应力-应变曲线. 对两种泡沫铝材料(开孔和闭孔)进行了4类准静态试验，即单轴压缩、三维静水压缩、三维等比例压缩和侧向受约束轴向压缩实验. 利用单轴压缩和三维静水压缩的实验结果得到了泡沫铝材料的本构参数曲线，并由此预测它在三维等比例压缩和侧向受约束轴向压缩情况下的响应. 理论预测与相应实验结果相比较，三维等比例压缩的结果比较吻合，但与侧向受约束轴向压缩的结果却相差很大. 分析表明，理论预测与侧向受约束轴向压缩实验结果的偏差是由于泡沫铝试件与约束筒之间的摩擦造成的. 研究结果说明, Chen-Lu模型能够很好地描述泡沫铝材料在压缩占主导的应力状态下的响应.     

随机晶界分布对铝多晶材料晶间破坏行为的影响

采用二维随机有限元方法研究了准静态拉伸载荷下细观随机不均匀的粗晶粒铝多晶试件晶间破坏的力学行为．探讨了随机晶界的数量和分布对材料断裂性能的影响。     

随机晶界分布和连通性对晶间破坏行为的影响

采用随机有限元方法研究了两个具有相同不均匀材料属性和相同随机晶界含量但不同随机晶界分布的特殊多晶体样本在准静态拉伸下的晶间破坏行为,发现随机晶界连通性强的样本的断裂能比较低．在不同随机晶界含量下分别构造的50个晶界随机分布的样本的计算结果表明,断裂能与平均晶界连通数的关联并不明显,甚至还出现了相反的结果,即在相同随机晶界含量下,平均晶界连通数大的计算样本的断裂能反而大．     

非线性应力波传播理论的发展及应用

应力波传播理论是分析结构和材料在爆炸/冲击载荷作用下的响应及破坏特性的基础,在国防和民用工程上有重大价值。本文对作者们近半个世纪来在非线性应力波传播理论的发展及其工程应用方面所开展的主要研究作一回顾和讨论,包括：几类非线性应力波相互作用及失效,非线性粘弹性波传播理论及应用,动态破坏和应力波相互作用,以及应力波理论在防护工程中的应用等。     

A Thin Liquid Film and Its Effects in an Atomic Force Microscopy Measurement

Recently, it has been observed that a liquid film spreading on a sample surface will significantly distort atomic force microscopy （AFM） measurements. In order to elaborate on the effect, we establish an equation governing the deformation of liquid film under its interaction with the AFM tip and substrate. A key issue is the critical liquid bump height yoc, at which the liquid film jumps to contact the AFM tip. It is found that there are three distinct regimes in the variation of yoc with film thickness H, depending on Hamaker constants of tip, sample and liquid. Noticeably, there is a characteristic thickness H^＊ physically defining what a thin film is; namely, once the film thickness H is the same order as H^＊, the effect of film thickness should be taken into account. The value of H^＊ is dependent on Hamaker constants and liquid surface tension as well as tip radius.     

泡沫铝的单向力学行为

本文对不同孔径的开孔泡沫铝材料的单向拉伸性能和单向压缩性能进行了研究,揭示了泡沫铝材料的变形机理,并且发现相对密度不是确定材料力学属性的唯一参数,孔径大小对材料的力学性能也有一定的影响。基于实验数据,我们讨论了材料的宏观力学性能和微观结构的联系,并利用Ramberg-Osgood模型描述了材料的单轴拉伸一维应力应变关系。