海底管道的弹塑性稳定性和屈曲传播

本文根据我国南海海底输油气铺管的要求系统分析了海底管道在弯曲与外水压力共同作用下的弹塑性稳定性和屈曲传播.研究了管道的极值型屈曲和分枝型屈曲.在考虑管道的初始非圆度和材料的物理非线性的情况下提出了临界屈曲载荷的计算方法.综述和评论了屈曲传播现象的本质和各种计算方法.介绍了我们所进行的全尺寸管道实验.在分析理论结果时与现行的有关设计规程进行了比较和评论.     

退火和调质42CrMo合金钢单轴循环塑性行为的实验研究

在室温下对退火和调质42CrMo合金钢进行了单轴应变控制和应力控制的系统循环实验,并对它们的应变循环和应力循环特性进行比较.揭示和分析了应变幅值、平均应变及其历史对材料应变循环特性的影响以及应力幅值、平均应力及其历史对棘轮行为的影响.讨论了应变循环和应力循环间的交互作用以及不同热处理工艺下材料循环变形行为间的区别.研究发现材料的热处理工艺、平均应力和应力幅值及其历史对材料的棘轮行为都有很大的影响.得到了一些有助于进行合理本构描述的结果.     

小麦茎秆的抗弯复合材料力学模型

为研究小麦茎秆的抗弯性能和获得茎秆材料常数,本文首先对小麦茎秆进行了四点弯曲的试验研究。在试验测量数据的基础上建立了小麦茎秆有限元计算模型,该模型考虑了植物材料的正交异性和管壁分层力学参数的变化等情况。本文还将Brazier屈曲理论引入小麦茎秆抗弯性能研究中,使用双层复合材料圆柱壳模型,分析得到了纯弯曲时小麦茎秆的曲率弯矩关系。研究结果表明:理论模型能够正确反映小麦茎秆的抗弯行为;局部屈曲是影响小麦茎秆的抗弯性能的重要因素;试验和有限元计算结果与理论解基本吻合。     

A molecular mechanics approach for analyzing tensile nonlinear deformation behavior of single-walled carbon nanotubes

In this paper, by capturing the atomic information and reflecting the behaviour governed by the nonlinear potential function, an analytical molecular mechanics approach is proposed. A constitutive relation for single-walled carbon nanotubes (SWCNT’s) is established to describe the nonlinear stress-strain curve of SWCNT’s and to predict both the elastic properties and breaking strain of SWCNT’s during tensile deformation. An analysis based on the virtual internal bond (VIB) model proposed by P. Zhang et al. is also presented for comparison. The results indicate that the proposed molecular mechanics approach is indeed an acceptable analytical method for analyzing the mechanical behavior of SWCNT’s. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10121202, 90305015 and 10328203), the Key Grant Project of Chinese Ministry of Education (0306) and the Research Grants Council of the Hong Kong Special Administrative Region, China (HKU 7195/04E).     

黏弹性层合圆柱壳的蠕变分岔屈曲

采用Boltzmann积分型本构关系描述铺设单层的黏弹性力学行为,基于DMV扁壳假定和Kármán- Donnell几何非线性关系,研究了对称铺设黏弹性层合圆柱壳的前屈曲变形特征和分岔蠕变屈曲．对玻璃纤维/环氧树脂基复合材料层合圆柱壳的分析结果表明,在前屈曲阶段,挠曲变形和环向薄膜力随时间的变化趋势主要取决于圆柱壳的铺设方式,可以呈现完全相反的变化特征；层合短圆柱壳两端的边界条件对其蠕变分岔屈曲行为有决定性的影响,径厚比的增加将使分岔形式的延迟失稳现象更加明显．     

油水井水泥环在冲击载荷作用下的损伤分析

 冲击整形扩径工艺是修复油水井套管损坏的常用技术，根据冲击整形的施工工艺和波 动理论，建立了套损局部位置处水泥环的损伤力学模型，以有限变形理论为基础，采用悬臂 梁力学模型，分段研究了冲击整形时钻杆屈曲的平衡位形及对套管、水泥环产生 的冲击力. 结合水泥环的应力状态, 根据脆性 材料的Mazars损伤模型，建立了水泥环的损伤力学模型. 并分析了水泥环的损伤 状态. 通过与现场测试结果对比，理论计算与实测结果误差在2.7%左右.     

软铁磁薄板磁弹性屈曲的理论模型

铁磁弹性薄板的磁弹性屈曲问题一直作为电磁——弹性力学相互作用的一个基本模型进行研究，而作用在其磁介质上的磁力计算则是定量理论预测准确与否的关键．到目前为止，文献上已有的理论模型对悬臂铁磁梁式悬臂板在横向磁场中磁弹性屈曲的理论预测值始终高于实验值，有的甚至相差１００％左右．本文基于电磁力计算的微观安培电流模型，严格给出了软铁磁薄板等效横向磁力的宏观计算表达式．在此基础上，建立了电磁——力学相互耦合作用的非线性理论模型．该模型能描述铁磁薄板结构在非均匀横向磁场环境中的磁弹性失稳（或屈曲）．其定量分析采用了有限元法和有限差分法相结合．数值结果显示：本模型给出的磁弹性屈曲的临界磁场值与实验值符合良好．与此同时，文中还对文献中认为较成功的Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ模型的基本假设进行了分析．定量结果发现：Ｍｏｏｎ－Ｐａｏ理论模型的基本假设仅在梁式板的长厚比Ｌ／ｈ比较大时（约在２００左右），是可以接受的，而当Ｌ／ｈ较小时，该假设将导致理论值与实验值的较大误差．Ｌ／ｈ比值越小，理论值与实验值的误差越大     

弹性屈曲梁在参数激励下的倍周期分叉

考虑一端具有干摩擦的屈曲梁在轴向激励下的非线性振动系统，利用Ｆｌｏｑｕｅｔ理论和谐波平衡法，研究了系统中初始屈曲度、阻尼、频率、激励振幅等各种物理参数对１／２业谐共振情况下倍周期分叉的影响，其规律与以往的数值模拟结果具有很好的一致性。     

有限宽轴承-转子系统非线性行为研究

利用平均本征值法求得有限宽轴承的油膜力．以刚性Jeffcott转子为研究对象，借助数值积分并结合Poincare映射研究了轴承-转子系统的非线性动力学行为．所得结果为平均本征值法用于同类型的工程实际问题打下了一定的基础．     

超音速气流中受热壁板的稳定性分析

采用Galerkin方法建立二维壁板的非线性气动弹性运动方程，用一阶活塞理论模拟壁板 受到的气动力. 基于李雅普诺夫间接法分析了平壁板的稳定性，得到了壁板失稳的边界 曲线；采用牛顿迭代法分析了壁板的屈曲变形，进而分析了后屈曲状态下壁板的稳定性； 在时域中分析了后屈曲状态下壁板的颤振边界. 分析结果表明，为了保证计算精度， 在二维壁板的静态失稳及过屈曲变形分析中，至少要取二阶谐波模态；在平壁板的超音速颤 振(动态失稳)边界分析中至少应取四阶模态. 还对壁板的温升，壁板长厚比、壁板密 度和气流马赫数作了无量纲变参分析，研究了这些参数的变化对壁板稳定性的影响规律. 研 究中发现，当气流速压较低时壁板一般会稳定在低阶谐波模态的屈曲变形位置，但是如果系 统出现多个渐近稳定的不动点，即使作用在壁板上的气流速压很低，壁板也有可能在较低速 压下发生二次失稳型颤振.