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。  

用均匀化理论分析蜂窝结构的等效弹性参数

在线弹性范围内,根据均匀化理论,并结合有限元方法推导出适用于二维周期性结构的均匀化的有限元格式（Homo FEM）,计算出不同相对密度下的规则蜂窝结构的等效弹性模量Ee和泊松比νe.同时,利用蜂窝结构的代表胞元模型,用常规的有限元方法（FEM）模拟计算出相应的等效弹性参数.最后将两种数值计算结果与己有的理论公式进行了比较和分析讨论.结果表明:在考察的相对密度全场范围内（0～0.4）,HOmO FEM得到的蜂窝结构的 Ee和νe 与 FEM使用平面实体单元模拟计算得到的结果一致吻合,反映出 Homo FEM数值方法的客观准确性和可行性.而 Gibson公式和 W-K得到的等效弹性模量值 Ee只是在较小相对密度的情况下（小于0.15）与数值计算结果吻合.当结构的相对密度较大时,必须考虑胞棱附近区域由应力集中导致的复杂的应力和应变分布的影响.  

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。  

铝蜂窝结构单向压缩、失稳和破坏机制研究

采用结构代表胞元模型数值模拟了在没相对密度范围的单型铝蜂窝结构在单向压缩过程中的变形、失稳和破坏现象。我们推广了转角刚度方法，并结合数值模拟结果分析了结构失稳和破坏的三种不同特征及相应 拗观力学机制，计算了结构代表胞元开始失稳分岔时的宏观应力σT，其值与有限元数值计算和实验得到的结构宏观极限应力σu一致吻合。  

冲击载荷下软钢梁早期响应的数值模拟和简化模型

冲击载荷作用下，梁的早期响应既有弹性变形也有塑性变形，两者相互耦合，有限元数值模拟的结果表明，弹性弯曲波的传播是梁早期变形的主要机制，刚塑性简化理论预言的初始阶段中梁的“移特塑性铰”实际上是不存在的。本文提出的弹性－理想塑性间化模型可以很好地模拟固支软钢梁的早期响应。  

一种非局部弹塑性连续体模型与裂纹尖端附近的应力分布

本文提出一种非局部弹塑性连续体模型。在这个模型中,应力与弹性应变之间为非局部线性关系,而塑性应变与总应变历史相联系。对于形变理论,假定塑性应变张量与总应变偏量张量成比例,其比例因子是总有效应变的标量函数。将这一模型用于分析幂硬化弹塑性材料拉伸型裂纹尖端附近的应力场,利用经典断裂力学中所得的拉伸型裂纹尖端HRR奇性解的结果,在一维简化计算下导出了裂纹正前方的拉应力分布和最大拉应力的表达式,证明临界J积分准则可由非局部最大拉应力准则得到。用已有的实验数据计算了几种钢材在裂纹起始扩展时裂纹尖端附近的最大拉应力,发现其量级与晶格内聚强度相近。所得结果对于理解材料断裂过程的物理机理是有益的。  

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.  

高加载率下Ⅱ型裂纹试样的动态应力强度因子及断裂行为

采用Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ单压杆技术对单边平行双裂缝试样进行高速剪切加载，用实测的试样加载面上的功荷ｐ（ｔ）结合有限元计算确定其动态强度因子，同时还发展一种用实例的裂尖动态应变，通过在静态下标定的裂尖应变与应力强度因子间的关系来确定动态应力强度因子的近似方法，实验结果表明，对于稳定裂纹在无边界反射应力波干扰的情况下，两种方法获得的动态应力强度因子吻合和相当好，对４０Ｃｒ钢和Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ钛合金两种材料  

冲击载荷下钨合金台试件绝热剪切谱形局部化的数值模拟

采用有限元计算编码ABAQUS模拟了钨合金圆台试件在冲击载荷下的变形和剪切局部化行为。计算采用二维轴对称应条件下的绝热模型，钨合金的本构方程采用热粘塑性形式的Johnson-Cook模型。为了得到不同尺度的变形信息，计算中用了两种网络；先用粗糙网格分析试验年变形局部化的概貌；接着，用细胞网格（在变形局部化区域，网尺寸达到10μm）分析绝热剪切带的形成和发展。有限元模拟得到的绝热剪切带位置和方向与实验一致,计算结果表明，绝热剪切带的形成和发展与试件的应力状态密切相关。  

泡沫铝填充薄壁方形铝管的静态弯曲崩毁行为

研究了泡沫铝填充的方形铝管的准静态三点弯曲行为，实验表明：泡沫铝填充有效地改变了铝管的局部崩毁变形模式；界面粘接提高了填充结构的抗弯刚度，但使结构易在较小转角下发生破坏，最后，基于实验提出了一个分析填充结构弯曲崩塌行为的理论方法，在小转角下给出了与实验相当吻合的结果。