显式模拟类橡胶材料应力软化引起的不可恢复变形及其各向异性特征

类橡胶材料在经过初次加载后会产生应力软化现象, 也就是Mullins效应. 实验证明应力软化现象会导致材料产生不可恢复变形, 同时引入各向异性特征. 本文基于对数应变构造一个多轴可压缩应变能函数, 先引入耗散来表征应力软化现象, 再引入依赖耗散大小的不可恢复变形量以及各向异性特征量, 使得新模型既可以表征Mullins效应, 又能模拟应力软化作用下产生的不可恢复变形和各向异性特征. 本文在各向同性形函数的基础上, 通过球坐标系的思想, 进一步发展并提出了一个任意方向适用的各向异性形函数. 新模型在材料尚未发生软化(耗散为0)的情况下, 表现出各向同性; 一旦发生应力软化(耗散大于0), 则变为各向异性. 随着加载?卸载循环的累积, 耗散逐渐变大, 不可恢复变形也随之变大直到达到一个稳定的值, 各向异性特性也逐渐变得明显. 新方法得到的结果可以精确匹配经典的实验数据, 并预测不同方向的应力软化现象以及由此产生的不可恢复变形和各向异性特征.      

基于新弹塑性模型全程模拟金属疲劳失效

金属材料疲劳失效问题是工程中一类主要问题,选择合理的材料本构关系对于准确确定疲劳失效强度至关重要．本文提出一个简单形式的自由光滑新弹塑性模型,该模型在不涉及通常的屈服条件以及加卸载条件的意义上完全自由,避免了模量间断问题,且比经典模型更简单、更符合实际．结果表明,该模型可直接模拟金属材料在循环加载下直至疲劳破坏的全过程,不涉及任何损伤变量以及人为假设的失效判据,特别地,可直接模拟金属材料的高周、低周疲劳直至最终失效破坏行为．应用P92钢的相关实验数据,给出了循环加载下的数值模拟结果,结果表明,在各种加载-卸载循环情形下,随着应力幅值的增大,疲劳失效循环数减少,这与实际材料行为相一致．     

考虑稳定性约束的五零能模式材料结构设计方法研究

五零能模式材料是一种声学超材料,虽然它一般采用固体材料设计,并且单胞常应用微桁架构型,但理论上这种材料设计的结构是不稳定的。本文从分析设计结构整体出发,探讨一种通过施加预载荷,确保五零能模式材料结构稳定性的方法,并给出了保证结构稳定性的充分条件,且应用典型的五零能模式材料单胞构型加以验证。同时,为方便提出的稳定性条件在设计过程中的实施,将五零能模式材料结构的设计过程描述为五零能模式材料的变换过程,采用结构尺寸优化模型来描述。当材料单胞为微桁架构型时,这一结构尺寸优化模型简单,结构稳定性约束和五零能模式材料性质约束均为线性约束。     

五零能模式材料设计的非线性有限元计算方法

五零能模式材料是一种新型人工超材料,特征为其弹性模量矩阵的6个特征值中5个为零,可用等效体积模量来描述,表现出类似流体的性质,可被应用于声学隐声斗篷的设计中。然而,根据A.N.Norris[1]提出的理论,设计五零能模式材料时,与应用变换声学方法设计一般声学人工超材料不同,要求其满足一非线性偏微分方程约束。本文利用非线性有限元的完全拉格朗日方法,推导了这一偏微分方程的弱形式,并给出了相应的非线性有限元计算列式,以及迭代求解的具体算法。最后,给出了五零能摸式材料设计的二维和三维坐标变换数值算例。     

超声化学法制备蛋白质微球

采用高强度的超声波照射油/蛋白质水溶液的两相界面,可以得到载水不溶性液体的蛋白质微球。本文首先介绍了超声化学的背景知识,然后叙述了利用超声化学反应产生蛋白质微球的方法与成球机理,重点对蛋白质的交联与改性自组装作了较为详细的介绍。此外,还叙述了不同实验条件如,超声波照射时间,超声功率,探头位置,油水相体积分数等对蛋白质微球性能的影响,并对蛋白质微球的生物活性进行了探论。最后介绍了蛋白质微球的应用,如作为药物载体及在其他生物领域的应用等。这种超声化学反应方法为聚合物微球的制备提供了一个新的研究思路, 在生物医药领域将有广泛的应用。     

Binary discrete method of topology optimization

The numerical non-stability of a discrete algorithm of topology optimization can result from the inaccurate evaluation of element sensitivities. Especially, when material is added to elements, the estimation of element sensitivities is very inaccurate, even their signs are also estimated wrong. In order to overcome the problem, a new incremental sensitivity analysis formula is constructed based on the perturbation analysis of the elastic equilibrium increment equation, which can provide us a good estimate of the change of the objective function whether material is removed from or added to elements, meanwhile it can also be considered as the conventional sensitivity formula modified by a non-local element stiffness matrix. As a consequence, a binary discrete method of topology optimization is established, in which each element is assigned either a stiffness value of solid material or a small value indicating no material, and the optimization process can remove material from elements or add material to elements so as to make the objective function decrease. And a main advantage of the method is simple and no need of much mathematics, particularly interesting in engineering application.     

气相色谱法测定油脂中棕榈酸单甘油酯与油酸单甘油酯含量

建立了一种利用气相色谱法测定油脂中棕榈酸单甘油酯与油酸单甘油酯含量的方法。样品中加入六甲基二硅氨烷,于９５℃水浴中完成硅烷化反应。样品的平均加标回收率分别为９６．３０％与９７．８２％,ＲＳＤ分别为１．８％与２．１％。最低检出限分别为０．０１μｇ／ｇ与０．１μｇ／ｇ。     

线弹性孔洞问题的一种半解析解

在研究材料的损伤行为中，常常要考虑到孔洞效应，本文利用一组能满足内椭圆孔应力自由边界条件的罗朗级数，建立与外边界相适应的泛函，通过变分求泛函驻值或极值来求得相应问题，推广到双周期排列孔洞模型可得到损伤孔洞模型的等效杨氏模量和等效泊松比。     

结构变形最优控制的数值分析

机敏结构是一种依靠结构系统内部自身的自适应能力，达到对外界作出理想响应的智能性结构，由压电片控制结构变形以达到理想形状的结构即属此类。本文运用机－电耦合的变分方程建立起有限元方程，在此基础之上建立了求压电片控制电压和结构变形之间关系即控制矩阵的方法，并依靠控制矩阵，利用最优化方法，实现对结构变形的无条件和有条件最优控制，最后给出了计算实例．     

热动力学理论在粘弹性断裂力学中的应用

本文基于热动力学定理推导了线性粘弹性材料的本构方程，并根据已有文献的思想列出了线性粘弹性材料的热力学平衡方程，由此推得二种全局能量释放率的表达开式，同时根据虚功原理进一步推得裂尖局部能量释放率，也就说明了全局能量释放率和被广泛应用的局部能量释放率之间的等价性，本文最后给出了在正交各向异性和向同性粘弹性介质中裂尖能量释放率的具体表达式。