Quadrilateral isoparametric finite elements for plane elastic Cosserat bodies＊

4-node, 8-node and 8(4)-node quadrilateral plane isoparametric elements are used for the solution of boundary value problems in linear isotropic Cosserat elasticity. The patch test is applied to validate the finite elements. Engineering problems of stress concentration around a circular hole in plane strain condition and mechanical behaviors of heterogeneous materials with rigid inclusions and pores are computed to test the accuracy and capability of these three types of finite elements.The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10225212, 50178016, 10421002) and the Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University of China The English text was polished by Keren Wang.     

参数激励耦合系统的复杂动力学行为分析

分析了耦合van der Pol振子参数共振条件下的复杂动力学行为．基于平均方程，得到了参数平面上的转迁集，这些转迁集将参数平面划分为不同的区域，在各个不同的区域对应于系统不同的解．随着参数的变化，从平衡点分岔出两类不同的周期解，根据不同的分岔特性，这两类周期解失稳后，将产生概周期解或3—D环面解，它们都会随参数的变化进一步导致混吨．发现在系统的混沌区域中，其混吨吸引子随参数的变化会突然发生变化，分解为两个对称的混吨吸引子．值得注意的是，系统首先是由于2—D环面解破裂产生混吨，该混吨吸引子破裂后演变为新的混吨吸引子，却由倒倍周期分岔走向3—D环面解，也即存在两条通向混沌的道路：倍周期分岔和环面破裂，而这两种道路产生的混吨吸引子在一定参数条件下会相互转换．     

临界空穴扩张比准则的适用性

用新研制成的DE36平台钢制的轴对称和平面应变试样,进一步考察了临界空穴扩张比V_(Gi)准则[1]、[2]、[3]的适用性。实验和大应变有限元理论计算结果表明,V_(Gi)准则适用于所研究材料。文中指出,按V_(Gi)准则可根据试样或构件材料中V_G的发展变化来预起裂位置。     

氢氧混合气体爆轰波的真实化学反应模型数值模拟

采用高精度的ENO格式和基于基元化学反应的真实化学反应模型求解氢氧混合气体一维爆轰波的精细结构。采用直接起爆方法得到稳定传播的爆轰波 ,计算的爆轰波阵面参数和实验相当符合。对爆轰波反应区化学反应的研究表明 ,参与反应的不同组分具有不同类型的变化特征。网格尺寸影响的研究表明 ,计算结果的精度随着网格尺寸的增加而增加 ,并能保持较好的收敛性。移动网格研究结果表明 ,网格运动速度和爆轰速度接近时 ,两者的相互作用对计算结果产生一定影响。     

可可西里-金沙江地震带震级频度关系及其参数的相关性分析

本文通过可可西里-金沙江地震带震级频度关系的确定及其参数b值与a值、ν值(地震年平均发生率)和Mmax(最大震级a/b)之间的相关性分析, 以说明地震危险性概率分析中的地震活动性参数ν值与b值也应有某种相关性。当地震带未来一定时期内地震活动震级上限Muz和b值被确定后, 未来地震活动的ν值的取值范围似将受到一定的限制。如假设可可西里-金沙江地震带的Muz为8级, b值为0.73后, 相应的ν值若取13.943, 可能偏小。     

长方体的热爆炸临界参数估计

本文给出了各侧面散热条件不同情况下的长方体反应系统临界F-K点火参数估计公式,并用已有的研究结果做了比较,表明该公式给出了较好的临界参数估计值。     

汽车覆盖件工艺补充面参数化设计方法

工艺补充面设计的合理性,是保证覆盖件成形质量的重要条件。工艺补充曲面设计和修改的便利性,是提高设计效率的重要途径。本文提出了建立可修改特征参数的截面线类型库,用双向NURBS蒙皮法分片生成工艺补充面的方法和流程,开发了相应的参数化设计模块。在此基础上可以快速实现基于用户控制的工艺补充面的参数化设计和修改。通过对汽车某些零件等实际覆盖件生成工艺补充面的数值仿真验证了可行性。     

低应变速率下形状记忆合金的特性实验研究

形状记忆合金以其特有的形状记忆效应和超弹性,被广泛应用于医学、航空和建筑防震。在耗能性机构中,需要形状记忆合金能够在变速率条件下工作。为了获得非静态条件下的行为特性,比较静态和非静态条件下形状记忆合金的行为特性的差异,本文采用一种新的分析方法,即以形状记忆合金的特性参数为对象,来分析不同应变速率对形状记忆合金特性的影响。在不同的应变速率(0.0005/s,0.001/s,0.005/s,0.01/s,0.05/s,0.1/s)下,对50.8at%-Ni-Ti记忆合金丝的形状记忆效应和超弹性特性进行了实验研究。在低应变速率范围内,由实验结果得到:随应变速率增大,两种特性行为中的各纯相的杨氏模量保持不变;拉伸过程相变起始和终了临界应力会增大,卸载过程相变起始和终了临界应力会减小,滞后环面积增大;相变硬化系数在形状记忆效应行为中会增大,而在超弹性行为中基本不变。     

四参数全范围da/dN曲线测定方法研究

机械结构设计的损伤容限分析,需要使用材料疲劳裂纹扩展速率曲线性能。在总结传统疲劳裂纹扩展曲线的基础上,本文讨论了四参数全范围da/dN曲线公式;基于断裂力学原理,分别给出了此公式中材料裂纹扩展门槛值ΔKth,断裂韧性K1C和张开函数f的测定方法;利用多元线性回归法对试验数据进行了曲线拟合,得到了四参数全范围da/dN曲线公式的参数估计式;将此公式运用于不同应力比下的裂纹扩展速率试验数据拟合,通过试验数据的拟合结果可以看出:四参数全范围da/dN曲线公式,能够充分有效合理地表征全范围裂纹扩展速率的物理特性和宏观数据规律,且参数估计简便,拟合精度高;从而验证了四参数全范围da/dN曲线公式的有效性和合理性,并将得到广泛应用。     

人颅骨结构的动力参数

为了深入探讨人头部受撞击时颅脑损伤的力学计算模型,本文对颅骨结构的功力参数连行了测试和有限元分析。结果表明,人颅骨结构属于小阻尼结构,进行动力分析时可以抽象成弹性阻尼薄壳结构。