陶瓷颗粒增强金属基复合材料的细观强度分析

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的失效主要有界面脱粘、增强粒子开裂等新的细观结构损伤机制。为了减小这些不足并对细观失效过程有一个清晰的了解,近来人们对金属基复合材料进行了大量研究,在此基础上,本文用细观力学的方法和损伤模型研究了陶瓷颗粒增强金属基复合材料的强度和损伤失效。为了计算方便,陶瓷颗粒简化为在复合材料中随机分布的椭球形粒子,然后以二相胞元模型计算分析了金属基体、颗粒中的应力应变分布情况,结果表明,基体中应力极不均匀,界面区存在应力集中,并计算了界面弧形裂纹扩展时的能量。最后分别提出了基体,颗粒和界面的失效强度准则,本文结果对于颗粒增强金属基复合材料具有普遍的实用性。     

用于模拟颗粒增强复合材料破坏过程的梁—颗粒细观模型的实验验证

本文的主要目的是验证梁－颗粒细观模型在模拟混凝土和砂岩类颗粒增强复合材料连续破坏过程的有效性，文中首先介绍了梁－颗粒细数值模型的基本原理，然后给出了由细钢丝粘结成的正方体试验的单轴抗压实验结果，最后用梁－颗粒细观模型对物理实验进行了数值模拟，研究结果表明，物理实验和数值模拟所得到的试件破坏模式和荷载－位移曲线，两者基本一致，从而初步证明了梁－颗粒细观数值模型及模拟颗粒增强复合材料破坏过程，以及解释     

纤维增强脆性复合材料细观力学若干进展

纤维复合材料本身具有强烈的结构特性,是一种多相体材料.其力学性能及损伤破坏规律不仅取决于各组分材料性能,同时也取决于细观结构特征,采用细观力学分析建立材料宏观力学性能与材料各组分性能以及细观结构参数之间的内在联系是材料科学发展的新趋势.本文结合作者的研究课题综述了纤维增强脆性材料(主要是纤维混凝土)细观机理的部分研究进展,并对这一学科的发展趋势进行了简要地评价与展望.      

编织复合材料弹性性能的细观力学模型

提出了编织复合材料弹性性能分析的细观力学模型，这个力学模型考虑了实际编织结构中的纬向和经向纤维束的曲屈，相邻纤维束之间的间隙和纤维束的横截面尺寸对编织复合材料弹性性能的影响，并探讨了在纤维束间纯树脂区内孔隙的含量和两种叠层结构对材料弹性性能的影响．理论计算结果与实测值的比较，表明所提出的细观力学模型是合理的．根据理论分析的结果，提出了优化单层和叠层编织结构的结构参数选择方法     

复合材料细观力学的现状和展望

复合材料性能优异、应用广泛、种类繁多、还会有新的发展。复合材料的定义尚未统一,这里指纤维增强塑料(FRP)。 从宏观看,复合材料是各向异性的层合材料。从细观看,复合材料是纤维和基体组成的多相非均质材料。一般认为纤维起主要的承力作用,而基体起保护纤维和传力作用,然而情况并非如此简单。 多数复合材料结构的工程问题,用复合材料宏观力学就能得到基本解决。在对复合     

基于等效特征应变原理的复合材料有效模量细观力学分析

基于等效特征应变原理,提出了一种新的复合材料有效模量细观力学分析方法。首先,在等效特征应变原理基础上提出平均等效特征应变原理,它可用于解决有限体下任意形状(无论是凸或凹形)的单个夹杂或多个夹杂的弹性变形问题。其次,将平均等效特征应变原理与细观力学直接均匀法相结合,来分析确定复合材料的有效模量。最后利用复合材料纤维与基体的力学性能参数及纤维的体分比,借助MATLAB编程方法,预测其有效模量。通过将理论预测值与已有的的试验值、其它理论预测值进行对比,验证了新分析方法的合理性和分析精度。     

复合材料宏观性能的细观力学研究

本文利用Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ平均场理论,从细观力学的角度讨论了建立复合材料宏观性能与微观结构联系的方法．这方面的工作对复合材料的优化和设计有着重要指导意义     

确定复合材料宏观屈服准则的细观力学方法

运用细观力学中的均匀化方法,分析了含周期性微结构复合材料的宏观屈服准则,并对Hill-Tsai准则进行了修正.从基于复合材料细观结构的代表性胞元入手,运用塑性极限理论中的机动分析以及有限元方法,计算了细观结构的极限载荷域.通过宏细观尺度对应关系,得到复合材料的宏观屈服准则.     

颗粒增强复合材料的椭圆形刚性夹杂呈双周期分布模型的反平面问题研究

在遵循复合材料中各夹杂相互影响的重要条件下,构造呈双周期分布且相互影响的椭圆形刚性夹杂模型的复应力函数,采用坐标变换和复变函数的依次保角映射方法,达到满足各个夹杂的边界条件,利用围线积分将求解方程化为线性代数方程,推导出了在无穷远双向均匀剪切,椭圆形刚性夹杂呈双周期分布的界面应力解析表达式,最后的算例分析给出了夹杂的形状对界面应力最大值(应力集中系数)的影响规律,并描绘出了曲线.     

一种计算复合材料等效弹性性能的有限元方法

在最小二乘意义下提出了一种计算复合材料等效弹性性能的有限元方法.这种方法由于考虑了等效弹性张量各分量之间的耦合关系,所求得的等效弹性常数比传统方法更可靠,可适用于求解含任意形状的夹杂和夹杂物问题.通过算例计算了在不同弹性模量对比度下两相复合材料的等效弹性性能,并与相关的理论及数值结果进行了比较,结果表明,利用该方法计算含夹杂复合材料等效弹性常数是可行的.     

平面织物复合材料机械性能的数值细观力学分析

本文根据应变能等效原理,利用有限元分析方法,处理了单层平面织物复合材料弹性性质的细观力学估算问题.建立了平面织物增强树脂的单方向波纹模型,对于织物的结构,组分性质与复合材料的宏观性能的关系作了系统处理.给出了一组较完整的平面织物复合材料单层弹性常数的估算结果,数值予告与实验结果比较,表明文中所提出的方法是有效的,并且可以进一步用它来考虑更为完善的平面织物复合材料二维波纹模型的分析.     

SiC粒子非均布引起铝基复合材料的损伤分析

 根据电镜断面考察结果，以Gurson模型为本构方程的有限单元 法对包体模型及三维非均匀模型进行了详细分析. 为了评价应力-应变 关系及损伤的主要因素，考虑了基体中SiC粒子的体积率和径比的非均 匀分布. 其结果表明，用这种非均匀模型能很好地仿真铝基体在大量塑 性变形之后所发生的韧窝破坏过程. SiC粒子体积率、径比及其位置的 非均匀性，对局部和整体损伤过程与应力-应变关系的影响相当大. 当 Sic粒子径比为1.0，并在基体中均匀分布时，断裂应变会大幅度增大.     

考虑最小尺寸精确控制的SIMP和MMC混合拓扑优化方法

拓扑优化作为一种先进设计方法, 已被成功用于多个学科领域优化问题求解, 但从拓扑优化结果到其工程应用之间仍存在诸多阻碍, 如在结构设计中存在难以制造的小孔或边界裂缝和单铰链连接等. 在拓扑优化设计阶段考虑结构最小尺寸控制是解决上述问题的一种有效手段. 在最小尺寸控制的结构拓扑优化方法中, 通用性较强的固体各向同性材料惩罚法SIMP优化结果边界模糊不光滑, 包含精确几何信息的移动变形组件法MMC对初始布局具有较强依赖性. 本文提出一种考虑最小尺寸精确控制的SIMP和MMC混合拓扑优化方法. 所提方法继承了二者优势, 避免了各自缺点. 在该方法中, 首先采用活跃轮廓算法ACWE获取SIMP输出的拓扑结构边界轮廓数据, 提出了SIMP优化结果到MMC组件初始布局的映射方法. 其次, 通过引入组件的3个长度变量, 建立了半圆形末端的多变形组件拓扑描述函数模型. 最后, 以组件厚度变量为约束, 构建了考虑结构最小尺寸控制的拓扑优化模型. 采用最小柔度问题和柔性机构问题验证了所提方法的有效性. 数值结果表明, 所提方法在无需额外约束的条件下, 仅通过组件厚度变量下限设置, 可实现整体结构的最小尺寸精确控制, 并获得了具有全局光滑的拓扑结构边界.      

估计迹长概率分布函数的新方法及其应用

本文提出一种估计迹长概率分布函数的新方法。该方法的优点是不需要有节理在测窗上出露长度的数据, 有效的减少了野外工作量。     

MICROMECHANICS OF ROUGH SURFACE ADHESION： A HOMOGENIZED PROJECTION METHOD

A quasistatic homogenized projection is made to characterize the effective cohesive zone behavior for rough-surface adhesion. In the context of the homogenized projection, the traction versus separation relation for the homogenized cohesive zone （HCZ） of a rough interface can be highly oscillatory due to instabilities during microscopic adhesion and decohesion processes. The instabilities are found to occur not only individually but also collectively among the adhesive micro-asperity contacts, leading to extensive energy dissipation. Based on the behaviors of the HCZ relations, a framework for describing instability-induced energy dissipation in rough-surface adhesion is proposed to elucidate the effect of roughness on apparent interface adhesion. Two non- dimensional parameters, α related to roughness morphology and n related to flaw distribution, are identified to be most crucial for controlling the energy dissipation. For an interface with a shallow roughness and a strong intrinsic adhesive strength, the interface adhesion can be stronger if we make it rougher （reducing α） or lower its flaw density （increasing n）. The HCZ projection method can be potentially extended and employed to bridge the apparent adhesion from intrinsic adhesion properties for engineering surfaces with multi-scale shallow roughness.     

Jennings边坡稳定性分析的概率方法(英文)

Jennings边坡 (简称J边坡 )是一种常见于格状与层状岩体中的典型岩质边坡模型 ,论文在岩质边坡中对J边坡运用蒙特卡罗方法进行概率分析 ,考虑陡、缓倾角两组节理随机组合 ,对计算范围内节理分布进行位置搜索 ,并考虑水压力及地震灾害条件下 ,计算相应坡坏概率及其可靠度指标。使用该方法对江西某铜矿高边坡工程进行了计算 ,取得令人满意的结果     

考虑晶界效应的多晶体有限变形分析

将晶界及其影响区综合考虑，建立了考虑晶界效应的力学模型，结合晶体塑性理论，利用有限变形有限元对多晶体进行数值模拟，数值结果显示了细观层次下晶粒变形场的特点，理论计算同实验定性一致。     

RESUSPENSION METHOD FOR ROAD SURFACE DUST COLLECTION AND AERODYNAMIC SIZE DISTRIBUTION CHARACTERIZATION

1. Introduction At present, particulate matter is the primary source of urban air pollution in China (State Environmental Protec-tion Administration of China, 2003). With the increasing number of privately owned vehicles in cities, fugitive dust generated by traffic has gradually become the main source of urban particles, contributing as much as 20% to the total suspended particles (TSP) in China’s northern cities (United Nations Development Program, 2000). Surface dust on roads is resu…     

力矩分配法在对称结构中的应用

以力矩分配法为基础，探索了对称结构的简化计算方法．为了克服对称结构计算时通常方法所产生的不便，提出了新的力矩分配概念，找出了新的分配系数和传递系数．应用改进的力矩分配法，对对称结构进行了计算，算例表明该方法简化了计算，加快了收敛速度．     

考虑尺度效应的微梁刚柔耦合动力学分析

不少微观实验已经证实,微尺度领域材料的力学性能存在尺度效应.文章以转动刚体、柔性微梁组成的刚柔耦合系统为研究对象,采用偶应力理论(又称 Cosserat理论)研究微梁动力学特性的尺度效应,运用拉格朗日方程推导出系统考虑尺度效应的一次近似刚柔耦合动力学方程.仿真结果表明,较该文提出的一次近似耦合模型,传统的零次近似耦合模型在刚体作高速旋转时不能正确地描述微梁的动力学行为;尺度效应使微梁振动的振幅减小,频率增大.