Hahn-Tsai复合材料的非线性杂交应力有限元方法

成功建立了Hahn-Tsai复合材料模型的非线性杂交应力有限元方程,采用Newton-Raphson迭代法求解结构的非线性位移方程。在迭代过程中,为了提高计算效率可采用简单迭代法由节点位移求解单元应力场。但是,当载荷增加到一定程度以后,非线性应力场由于循环迭代而无法收敛,显然,一般的加速方法不能解决这种循环迭代的发散问题。因此,本文发展了一种确实有效的非线性应力场迭代新方法,在不增加计算工作量的情况下,不仅极大地提高了收敛速度,而且对于较大载荷也能够很好地收敛,从而解决了大载荷下非线性杂交元方法失败的关键问题。数值算例表明该方法是确实可行的。     

Renewal of basic laws and principles for polar continuum theories （XI）——consistency problems

Some consistency problems existing in continuum field theories are briefly reviewed. Three arts of consistency problems are clarified based on the renewed basic laws for polar continua. The first art discusses the consistency problems between the basic laws for polar continua. The second art discusses the consistency problems between the basic laws for polar continua and for other nonpolar continua. The third art discusses the consistency problems between the basic laws for micropolar continuum theories and the dynamical equations for rigid body. The results presented here can help us to get a deeper understanding the structure of the basic laws for various continuum theories and the interrelations between them. In the meantime, these results obtained show clearly that the consistency problems could not be solved in the framework of traditional basic laws for continuum field theories.     

晶体位错尺寸效应的多尺度分析

本文采用准连续介质多尺度方法，分析了面心立方（fcc）晶体铝阶梯孪晶界在不同尺寸情况下（试件尺寸长高比从1：1到8：1）受剪切作用的晶界变形。了解在不同尺寸下，晶界结构位错的成核过程，得到了大试件比值与小试件比值下作用力与应变的关系曲线及不同试件尺寸下应变能的变化曲线。其中随着试件比值的增加，作用力在应变比较小的时候变化情况相似，但当应变达到3％以后，呈现出明显的不同；应变能随试件长高比的增大而减小，各个试件在各自不同的加载阶段，应变能变化趋势同作用力变化趋势相一致。本计算揭示了不同尺寸下阶梯孪晶界在剪切作用下的微观机理，证实其尺寸效应性质。     

MEMS微梁粘着动力分析

针对严重影响MEMS性能和可靠性的微梁粘着问题,根据W-S微观连续介质理论,建立了粘着力数学模型;针对粘着力对微梁刚度的强非线性影响,利用单元离散法,通过对粘着力时空变量相分离,对500μm×1μm×0.1μm表面镀金的微悬臂梁粘着进行了动力仿真,发现了“跳跃粘着”现象,从而为微梁的系统研究提供理论基础。     

双层碳纳米管中的周向导波

考虑双层碳纳米管的层间范德华力,采用连续介质力学的波动理论,建立了双层碳纳米管中周向导波传播模型,研究周向导波的频散现象.通过与单层碳纳米管结果的比较表明,双层碳纳米管中周向导波的传播表现出更为明显的频散特性,出现更多的模态干涉现象,并发现在某些特殊频率处出现成对模态的消失与新启现象.     

碳氢燃料点火燃烧的简化化学反应动力学模型

基于``准稳态'方法建立了一套复杂化学反应动力学模型简化方法和相应的软件SPARCK. 并以3种典型的碳氢燃料------甲烷、乙烯和庚烷为研究对象，从甲烷点火燃烧的GRI2.11详 细基元反应动力学模型出发简化得出了包含14个组分10步总包反应形式的简化化学反应动 力学模型，从乙烯燃烧的51组分365详细基元反应模型出发简化得出了包含20个组分16 步总包反应形式的简化化学反应动力学模型，从庚烷点火燃烧的160组分1540详细基元反 应模型出发简化得出了包含26个组分22步总包反应形式的简化化学反应动力学模型. 通过 对典型激波管试验的结果对比可以看出：得到的简化反应动力学模型能较为有效地再现 详细基元反应模型的反应机理，具有较高的计算精度. 在工程计算中有较好的应用前景.     

基于假设脱钩区间模型的省际节能减排压力测算以辽宁省为例

参照资源消耗及废物排放与经济增长的定量表达式-IGT方程和IGTX方程,分别推导出资源脱钩指数和二氧化碳排放指数方程.根据脱钩指数,将二氧化碳排放与GDP脱钩程度分为绝对脱钩、相对脱钩和未脱钩三种程度,并构建了假设相对脱钩和假设绝对脱钩区间.以辽宁省1995-2012年间二氧化碳排放量和GDP增长量为对象,分析了二者的脱钩关系.研究发现,除了1997和1999年二者处于相对脱钩状态,其余年份均未脱钩.运用假设脱钩区间模型,分别计算达到相对脱钩和绝对脱钩状态的二氧化碳年排放理想值,并与现值进行比较,得到各年节能减排的压力值.研究结果表明:相对脱钩的压力相对较小,减排压力在0-1671万t之间,占基准年碳排放量的0%-12.23%;绝对脱钩的压力较大,减排压力在320.77-4899.84万t,占基准年碳排放量的2.35%-23.94%.     

关于流体力学中的几个基本概念的再解读

对流体力学课程中的几个基本概念,如:变形、连续介质假设、流体微团、欧拉描述等,进行了深入解读,探讨了这些概念所代表的本来含义以及所可能产生的疑惑与误区.通过解读分析,能够澄清学生的一些模糊认识,帮助学生从正反两方面理解这些概念,建立起对流体力学的基本的正确的认知.     

循环加载作用下皮肤应力软化的连续介质模型

皮肤组织作为富含纤维的非均匀材料,具有复杂的力学特性．皮肤组织在循环加载作用下,随着循环次数的增加,加载过程的应力响应逐渐降低,并最终达到不随循环次数增加而改变的稳定状态,这种现象被称为应力软化行为．本文对加载过程中纤维的延展机制对宏观力学响应的影响进行研究,认为在外界载荷较小时该机制主导了宏观层次上的应力软化行为,随着外界载荷的增大,拉伸过程中微观结构损伤的演化开始产生影响,而且此时内部微观结构的演化由两种机制共同影响,据此建立了连续介质模型,将宏观尺度上应力软化行为和微观结构的演化相关联．将所获得的应力响应理论结果与猪离体头部皮肤在循环加载作用下的实验结果进行对比分析,证明了该模型能够合理地描述皮肤组织在循环加载作用下的应力软化行为．