弹体高速侵彻钢筋混凝土的实验与数值模拟研究

为了得到钢筋混凝土目标在动能弹高速冲击作用下的破坏数据，基于大口径发射平台进行了100 mm口径卵形弹体高速侵彻钢筋混凝土靶体的实验，弹体质量为5.4 kg，靶体尺寸分为2 m × 2 m × 1.25 m 和 2 m × 2 m × 1.50 m两种，混凝土抗压强度为50 MPa，弹体侵彻速度为1 345～1 384 m/s，实验获得了弹体的侵彻深度及钢筋混凝土靶体的破坏数据。通过“钢筋混凝土全体单元分离式共节点建模方法”建立钢筋混凝土靶体模型，结合Riedel-Hiermaier-Thoma本构模型对实验工况进行计算。数值模拟给出了侵彻过程中钢筋的拉压力变化和分布规律，很好地模拟出贴近迎弹面钢筋在弹体高速冲击作用下伴随混凝土反向飞溅而产生的反向拉伸现象及靶体背面钢筋在混凝土崩落作用下发生的拉伸现象；数值模拟得到的弹体侵深数据、现象与实验结果吻合良好，实验验证了“钢筋混凝土全体单元分离式共节点建模方法”的可靠性。     

板结构计算模型的新发展

现代复合材料层合板具有高强和轻型的突出优点，从而在军工和民用等诸多领域发挥着重要作用。这种板结构的特点是随着纤维走向的不同，层间材料的物理-力学特性发生剧烈变化。沿板厚方向变形的梯度比较陡峭，并在层间结合面处发生强不连续，呈现zig-zag （锯齿状）现象。这导致横向剪应变在板的静态和动态响应中发生重要作用，不计横向变形的经典组合板计算模型CLPT难以适应现代多层板计算分析的需要。考虑横向剪切变形影响的板的计算模型得到重视和发展。需要指出，现有各种考虑剪切变形影响的计算模型虽然有了很大的发展，但在全面和准确性上仍然存在一定的不足，难以适应现代多层组合板横向力和物理性能多变的情况。模型预测的沿板厚方向位移和应力的变化规律难以通过严格的检验。本文提出的以比例边界有限元为基础的正交各向异性板的数值计算模型，同时可适用于各种薄板与厚板的分析，对现代复合材料层合板的分析具有特殊的优越性。所得到的板的位移、正应力和剪应力沿板厚方向的变化，与三维弹性理论的标准解高度吻合。数值算例进一步表明，随着层间纤维走向的变化，板内位移场和应力场沿板厚方向剧烈变化所呈现的锯齿现象均可以精准地进行模拟。据此，本文建议方法对现代板分析的广泛适应性和高度准确性得到了充分论证。     

基于持续同调的边坡土颗粒应力链失稳分析

采用颗粒离散元方法和持续同调理论,研究了内排土场堆叠至不同高度时的边坡稳定性。为便于研究,现采用一水平金属板向下施加压力,代替不同厚度土层的重力荷载,对边坡在竖向荷载作用下的失稳破坏过程进行了颗粒离散元模拟。研究了二维边坡土颗粒速度总矢量、边坡失稳破坏时滑移开裂面的角度以及边坡坡顶y方向的平均速度等宏观响应过程,并构建了自然堆积下边坡堆积体颗粒的法向力链无向网络模型。最后,用持续同调方法对边坡坡顶颗粒接触力链网络的拓扑特征进行分析,获得条码图,建立了岩体结构持续同调特征与失稳演化的关系。本文为研究边坡失稳拓扑识别提供了一种新方法,从而可以有效预测边坡的失稳破坏。     

块体金属玻璃的剪切带行为

0 引言 玻璃态物质以纷繁多样的形式广泛存在于自然与科技技术领域[1-3].除了人们熟知的门窗上的硅酸盐无机玻璃、各种塑料制品的高聚物玻璃外,玻璃态还与光纤通讯、生物制品和生化药剂的保鲜存储、极端干燥条件下昆虫活性的保持等这些鲜为人知的方面密切相关.     

纤维增强复合材料界面剪切强度及界面微观结构的表征

界面在纤维增强复合材料中具有特别重要的作用,它不但是纤维增强复合材料中增强相和基体相连接的纽带,也是应力及其他信息传递的桥梁。良好的界面粘结才能使纤维的性能得到充分发挥,进而纤维增强复合材料的力学性能得到提高,因此对纤维增强复合材料的界面粘结性能、界面微观结构的研究非常重要。本文总结了纤维增强复合材料界面剪切强度、界面微观结构的表征方法,包括单纤维拔出试验、纤维断裂试验、纤维压出试验等,并侧重介绍了拉曼光谱对纤维增强复合材料界面粘结性能、界面微观结构的研究。     

复杂应力状态下GCr15轴承钢的动态剪切及熔融特性研究

本文探究了GCr15轴承钢压剪试样在冲击载荷下的绝热剪切和熔融破坏特性．首先,实验研究发现GCr15轴承钢的力学性能具有拉-压不对称性、应力状态及应变率敏感性．因此,通过引入应力三轴度、洛德角、应变率和绝热剪切温升机制扩展了经典J-C本构模型,并对GCr15轴承钢的动态单轴压缩和压剪试验结果进行了数值实现．研究结果表明,应力三轴度和洛德角是影响动态冲击下压剪试样的绝热剪切产生和熔融特性的重要因素．     

页岩气高效开采的可压裂度和射孔簇间距预测

页岩储层的可压裂性是影响页岩气产量的关键因素. 本文基于断裂力学理论, 以高围压下岩石层理弱面的剪切破坏为主要研究对象, 依据岩石抗拉强度和层理弱面抗剪强度的比值关系, 首先提出了可压裂度的概念, 给出了无量纲的定性曲线图, 涵盖了岩石脆性矿物质含量, 粘性主导和韧性主导裂缝尖端流体压强、射孔簇分布间距的综合地质与工程因素. 接着提出了一种新的表征高围压下页岩可压裂度的无量纲参数, 在保证达到充分解吸附的最小压裂间距前提下, 依据该参数可计算水平井压裂中的射孔簇间距, 可作为工程参考指标. 本文将断裂力学理论结合水力压裂高效开采页岩气工程, 具有力学理论意义和工程应用前景.      

剪切流作用下层合梁非线性振动特性研究

针对剪切流中层合梁的大变形非线性振动问题, 采用高阶剪切变形锯齿理论和冯·卡门应变描述层合梁的变形模式和几何非线性效应, 构建了大变形层合梁非线性振动有限元数值模型; 采用基于任意拉格朗日?欧拉方法的有限体积法求解不可压缩黏性流体纳维-斯托克斯方程, 结合层合梁和流体的耦合界面条件建立了剪切流作用下层合梁流固耦合非线性动力学数值模型, 采用分区并行强耦合方法对层合梁的流致非线性振动响应进行了迭代计算. 研究了不同速度分布的剪切流作用下单层梁和多层复合材料梁的振动响应特性, 并验证了本文数值建模方法的有效性. 结果表明: 剪切流作用下单层梁的振动特性与均匀流作用下的情况不同, 梁的运动轨迹受剪切流影响向下偏斜, 随着速度分布系数增加, 尾部流场中的涡结构发生改变; 刚度比对剪切流作用下层合梁的振动特性有显著影响, 随着刚度比的增加, 层合梁振动的振幅增大, 主导频率下降, 运动轨迹由‘8’字形逐渐变得不对称; 发现了不同厚度比和铺层角度情况下, 层合梁存在定点稳定模式、周期极限环振动模式和非周期振动模式三种不同的振动模式, 改变层合梁铺层角度可实现层合梁周期极限环振动模式向非周期振动模式转变.      

分形最新进展与力学中的分形

分形在力学领域中的应用已很普遍,从微结构的位错分布、局部剪切场到地壳的运动和变形都已观察到分形的行为和分形结构.本文概述了分形理论的最新进展及在力学中的应用.给出了微结构、混沌与分形的关联及塑性、局部剪切的分形模型.进而讨论了损伤断裂的分形描述以及分形熵与热力学.     

关于美国国家科学基金会主办的局部化塑性不稳定性和破坏准则讨论会的报告

<正> 在大塑性变形下,以狭窄剪切带形式表现的局部化不稳定性是必不可免的。这样的剪切带一旦形成,它们就要继续发展,以至带中的应变可以变得非常大。所以,剪切带是大塑性变形的一种重要的机理,同时它们又经常是最终韧性断裂的重要先兆和所在位置。自70年代初期以来,对剪切局部化现象已进行了广泛的研究,1989年11月14—15日,国家科学基金会(NSF)在华盛顿资助和组织了一个小型讨论会,以评估当前对“局部化塑性不稳定性