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.     

爬墙蜘蛛人的力学原理分析

分析了爬墙蜘蛛人玩具在竖直玻璃墙上连续自动翻跟斗的工作原理。通过引入包含黏弹性和负刚度元件的力学模型,解释了肢梢胶球从玻璃上延时脱落的现象。该现象导致在每个翻转周期中,玩具上侧肢梢脱落时,下侧肢梢仍紧附在墙面上;系统将绕下端作定轴转动,直至脱落端再次碰撞并吸附到墙面。在此过程中重力势能先转化为定轴转动的动能,再经过碰撞转化为胶球挤压变形的变形能,最后被黏性力消耗。     

有限变形和应变近似分析

本文基于Ｃａｕｃｈｙ平均转动的新近成果，给出一种变形和应变的近似分析方法，在此基础上讨论了Ｇｒｅｅｎ应变的近似表达式及其误差计，这些近似表达式在求解非线性力学问题中是常采用的，文中关于Ｇｒｅｅｎ应变常用近表达式的误差估计是严格基于小应变－中等或大转动变形的明确定义而获得的。     

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讨论由一类超弹性材料—Blatz-Ko材料所组成的薄壁圆管在内压力作用下平面有限变形问题,得到了管径变化与内压力之间的解析关系．     

海底管道铺设的力学分析

海底管道铺设是近海工程建设中的重要环节．由于铺管问题的控制方程具有较强的非线性，加之边界可动，所以问题的求解比较困难．本文采用奇异摄动法较好地解决了这一问题，并与有限元解作了比较．     

力学在三峡船闸人字门背拉杆调试中的应用

船闸人字闸门在水压力、自重等荷载作用下，易于发生扭曲变形，在人字闸门背后设置背拉杆是增加闸门抗扭措施之一．基于三峡船闸人字闸门背拉杆预应力施工工艺试验，通过建立预应力优化模型求得各组背拉杆的预应力施加控制条件，并通过预应力施加过程分析总结了传统的扭矩法施工工艺失败的原因，在分析闸门受力与变形规律的基础上提出了无扭矩的施加预应力以及只张拉主背拉杆等系列预应力优化施工工艺．这些新工艺提高了三峡船闸闸门施工质量和测控精度．     

试验机弹性储能对岩石力学性能测试的影响

在材料试验机上进行岩石力学性能测试时，如何准确测量岩石的变形是整个测试分析的基础．为了具体考察试验机刚度对岩石变形测量的影响程度，在两台不同的试验机上进行了岩石的单轴压缩试验，通过对加卸载过程中试验系统及岩石能量变化的分析，详细研究了试验系统弹性储能对岩石变形测量的影响，进而给出了基于试验机刚度的修正计算方法，来确定岩石在测试过程中的变形．     

高应变动测确定桩承载力大小误差力学分析

本文分析了桩基检测中高应变动测技术的理论基础中影响确定桩承载力大小的几个因素,对建立数学模型中桩侧和桩端动阻力与桩的实际承载力大小之间关系进行研究,提出此方法在确定桩的承载力大小过程中的不合理性及误差来源．     

悬臂铁磁板磁弹性耦合作用的力学分析

对有限板宽的悬臂铁磁板在外磁场中的磁弹性相互耦合作用的力学行为，建立了描述板弯曲和稳定性的理论模型及有限元定量分析程序，研究了外磁场倾斜角对板磁弹性失稳的临界磁场值的影响。     

暴雪后公交候车亭顶棚坍塌事故的力学分析 1)

2018年1月4日,合肥市普降暴雪,望江路沿线多座公交候车亭顶棚坍塌,造成多人受伤1人死亡的严重后果。本文首先通过合理简化,建立了候车亭棚体受力模型;然后,利用材料力学组合变形理论,对棚体的立柱、 连接件和顶棚开展了受力分析,指出了连接件和立柱受到较大弯矩,为候车亭棚体中需要加强支护的部位;最后,通过事故分析,揭示了连接件尺寸过小和强度不足是导致此次顶棚坍塌事故的直接原因,亦说明了设计缺陷和施工质量不足是造成本次坍塌的根本所在。研究结论,对公交候车亭的优化设计、施工和安全管理具有非常重要的指导意义,为避免此类坍塌事故的再次发生提供了重要的借鉴。     

一张纸最多能对折几次的力学分析 1)

通过将纸张折叠问题简化为矩形截面简支梁在中段集中力作用下的三点弯曲问题,通过最大弯曲挠度和最小折叠载荷讨论了A4打印纸和八开报纸在普通人力作用下的最大对折次数问题。结果表明对于普通A4打印纸,一般成年人只能对折6次,最多也只能对折7 次。对于八开报纸,一般成年人能轻松对折7次,但是基本不可能对折8次。试验测试结果与理论预测结果吻合良好。     

冻结黏土力学特性分析及改进S-M蠕变模型1)

为合理描述人工冻结法施工的矿井土层力学特性,对某矿井土样的重塑土进行单轴抗压强度实验和单轴压缩蠕变实验,得到重塑冻结黏土在不同温度及载荷加载等级下的应力-应变曲线和蠕变曲线。实验结果表明：冻结温度越低,土样的单轴强度越大;相同冻结温度下,土样的蠕变变形随着应力水平的升高而增大。单轴压缩蠕变的等时应力-应变曲线随时间发展向应变轴靠拢;土样经历初始蠕变和等速蠕变两个阶段,在较高应力水平下有进入加速蠕变的趋势;对S-M模型中各参数的意义进行修正并考虑温度的影响,得到人工冻结黏土改进S-M蠕变显式模型,然后采用粒子群算法对人工冻结黏土S-M蠕变模型参数进行优化。改进S-M蠕变显式模型理论计算值与实验值吻合良好,表明改进S-M蠕变显式模型能较好模拟人工冻结黏土的蠕变特性。改进S-M蠕变显式模型为人工冻土蠕变计算提供一种新方法。     

微纳米晶金属的应变率敏感性及应变硬化行为分析

基于亚微米、纳米晶粒组织塑性变形过程中多种变形机制(位错机制、扩散机制及晶界滑动机制)共存,建立了理论模型,用于定量研究亚微米、纳米晶粒组织的塑性变形行为.以铜为模型材料,计算分析了晶粒尺度、应变率以及温度对亚微米、纳米晶粒组织塑性变形行为的影响.结果表明:相比粗晶铜,亚微米晶铜表现出明显的应变率敏感性,并且应变率敏感系数随晶粒尺度及变形速率的减小而增大;同时,增大变形速率或降低变形温度都能提高材料的应变硬化能力,延缓颈缩发生,进而提高材料的延性.计算分析结果与实验报道吻合.     

材料力学中梁变形分析方法的关联

杆件变形涉及刚度和稳定性问题,梁变形问题作为其中典型代表在材料力学教学内容中占据较大比例。梁变形的求解不仅方法众多而且分布于教材的多个章节,本文讨论了不同方法的异同,意在辅助学生建立相关问题的知识“框架”,加深概念理解并开展思辨训练。

     

基于变形修正的局部刚体化动力模型简化方法

提出一种基于变形修正的动力模型简化方法. 以复杂工程结构的有限元模型为基础,根据运动同步性假设将结构分成若干同步性区域. 采用适当的位移模式去逼近位移真值,再通过总体应变能最小来优化,从而得到整体位移与局部位移模式间的转换关系. 算例结果表明了简化方法的有效性.     

新型输电导线内嵌式接续管振动疲劳响应特性及试验分析1)

为了研究新型输电导线内嵌式接续管振动疲劳寿命各种压接影响因素以及风振疲劳失效响应,在建立风振作用下钢芯铝绞线接续管疲劳响应数学模型的基础上,结合塑性流动法和强度因子法,使用COMSOL软件对不同压接对边尺寸下的钢芯铝绞线接续管的疲劳响应进行仿真和试验。研究结果验证了新型输电导线内嵌式接续管的可行性,与传统的接续管相比,新型输电导线内嵌式接续管能够提高压接的稳定性,有效降低接续管疲劳源区在微风振动作用下形成的动弯应力,减小导线的疲劳损伤。     

橡胶类零件有限变形应力分析用的三维光弹性方法

在应力冻结法基础上，建立了橡胶类零件有限变形应力分析用的三维光弹性方法，被研究对象的拉格朗日应变可达１５％。用一个应力集中三维效应的实例说明了本方法的有效性。     

求解弹性梁的普遍化方法

介绍了一种求解弹性梁的新方法．该方法利用奇异函数与拉普拉斯变换相结合的方法导出弹性梁弯曲变形的普遍表达式，并利用边界条件确定约束力，对具有任意支承形式、受力状况和阶梯形状的静定或超静定梁具有普适性．     

2D周期蜂窝结构面内静动态压缩力学行为研究

基于``平板开缝-装配-焊接'工艺制备了以高聚物为基体的Kagome等蜂窝结构,并开展了Kagome, 正三角形和菱形蜂窝结构的面内准静态压缩力学行为实验研究,实验过程中应用CCD图像采集系统和图像相关法对试件进行了全场位移监测. 另外对比传统正六边形蜂窝,采用数值分析技术,模拟了低速冲击下不同蜂窝结构坍塌行为. 实验结果和数值模拟均揭示了在材料用量和结构尺寸完全相同的情况下,Kagome蜂窝结构的面内能量吸收性能优于其它3种蜂窝结构,并发现了Kagome蜂窝压缩变形时所特有的局部蜂窝旋转变形. 研究结果表明改变蜂窝形状和周期性排布会对蜂窝结构整体的变形模式以及能量吸收性能产生较大的影响.      

纳米晶材料变形行为的微观力学分析

将纳米晶材料视为包括晶粒和晶界的两相复合材料.基于能量平衡概念推导出纳米晶材料的增量本构关系.最后将本文发展的模型用于纯铜的单轴拉伸实验,讨论了晶粒大小、形状和晶粒分布的影响,并将模型预测的结果和已有的实验结果进行比较.