用能量法分析层状材料弹性接触问题

利用能量法分析了层状材料（薄膜／基体）弹性接触问题，得到了具有一阶精度的闭合解，给出了求解薄膜弹性模量和泊松比的表达式，并与有限元的数值解进行了比较。二者比较结果表明：在工程材料范围内，理论解与数值解相差在6％以内；同时表明单相材料中剪切模量与弹性模量之间的关系也适用层状材料中的薄膜材料。在数值解的基础上，讨论了薄膜厚度与压头半径的比值对求解精度的影响，发现此比值对精度影响不大。通过对层状材料等效泊松比与等效弹性模量的定义，给出了用压痕实验测定薄膜泊松比与弹性模量的方法。     

基于应变等效性假说的损伤定义的适用条件

研究了基于应变等效性假说的损伤定义方法，分析了定义中“材料损伤前后弹性模量”的物理含义。指出该方法只适用于间接描述弹（脆）性材料损伤行为，不能简单地用受荷过程中的“卸载模量”代替假说中的“受损弹性模量”来描述具有不可逆塑性变形特征的弹塑性损伤行为，否则将可能导致对损伤行为的误判。此外，本文给出了一种耦合塑性形变和损伤机制影响的弹塑性损伤定义。     

M积分与夹杂/缺陷弹性模量的显式关系

M积分在材料构型力学中表征着缺陷自相似扩展的能量释放率,而有效弹性模量下降量在传统损伤力学中是一个具有内变量属性的损伤参数. 探讨了两者之间的特定关系,以此为材料构型力学与损伤力学搭建桥梁.借助穆斯海里什维利（Muskhelishvili）复势函数方法获取无限大弹性平面含圆形夹杂的弹性场解,根据M 积分的复势函数解析表达式得到M 积分与夹杂弹性模量的显式表达式. 随后通过有限元分析,对含复杂缺陷群的弹塑性材料进行数值模拟,结果表明内部缺陷区域的有效弹性模量下降与M 积分存在着特定关系. 基于此,提出利用材料构型力学中的外变量参数（M 积分）来替代损伤力学中的内变量参数（弹性模量下降量）描述材料的缺陷演化.      

应力平衡和接触状态在Hopkinson杆测试聚合物动态弹性模量中的影响研究

针对用Hopkinson杆试验能否准确测量聚合物动态弹性模量以及其中主要影响因素的问题,本文基于重构试样初始加载阶段的应力波反射透射过程,分别计算了6个特征时间内的前三次反射波和透射波,得到试样的应力平衡度和试样的应力应变曲线。对于所研究的聚合物材料,通过比较重构的应力应变曲线的弹性模量与输入的材料弹性模量,发现在4个特征时间后,误差仅在3%左右。因此试样变形过程中的应力平衡与否不是材料在Hopkinson杆试验中弹性模量测不准的原因。通过环氧树脂试样试验发现,根据Hopkinson杆理论计算的应变结果要大于试样上应变片实测的结果,误差在11%左右。相应的数值模拟研究发现:试样和杆子端面接触状态直接决定着试样弹性模量测量的精度。关于惯性效应和压痕效应的研究也证实它们的影响是可以忽略的。     

M积分与夹杂/缺陷弹性模量的显式关系简

M积分在材料构型力学中表征着缺陷自相似扩展的能量释放率,而有效弹性模量下降量在传统损伤力学中是一个具有内变量属性的损伤参数. 探讨了两者之间的特定关系,以此为材料构型力学与损伤力学搭建桥梁.借助穆斯海里什维利（Muskhelishvili）复势函数方法获取无限大弹性平面含圆形夹杂的弹性场解,根据M 积分的复势函数解析表达式得到M 积分与夹杂弹性模量的显式表达式. 随后通过有限元分析,对含复杂缺陷群的弹塑性材料进行数值模拟,结果表明内部缺陷区域的有效弹性模量下降与M 积分存在着特定关系. 基于此,提出利用材料构型力学中的外变量参数（M 积分）来替代损伤力学中的内变量参数（弹性模量下降量）描述材料的缺陷演化.     

经典损伤定义中的“弹性模量法”探讨

本文从应变等效性假说的基本原理出发，研究了基于该假说的损伤定义方法“弹性模量法”中的受损材料弹性模量的物理概念，指出了“弹性模量法”的局限性和适用条件，以及用其描述弹塑性材料损伤行为时存在的问题     

从本构方程确定人肺增量弹性模量

本文通过实验获得的人肺组织二维应力—应变关系,建立起人肺本构方程。在假定肺泡为球模型基础上,利用大变形理论,确定人肺增量弹性模量值。     

氧化铝XRD衍射谱的全谱拟合与温度因子

通过对多晶材料的X射线衍射（X-ray Diffraction,简称XRD）数据做全谱拟合（即Rietveld结构精修）,不仅得到了材料的晶体结构信息（晶胞参数、原子占位等）,而且还得到相关的热物理参数（Debye-Waller温度因子、Debye温度、Gruneisen参数,弹性模量和声速等）。以室温下多晶α—Al2O3的XRD数据为例,简要介绍了如何对XRD衍射数据进行结构精修,并得到Debye-Waller因子、Debye温度、声速等热物理参数     

混杂短纤维增强复合材料弹性模量预测

在现代工程结构中,纤维增强复合材料具有较高的刚度重量比、优异的耐久性和设计灵活性等优点,因此得到了广泛应用．本文结合细观力学中的Mori-Tanaka方法和Halpin-Tsai方法推导了混杂碳纤维和玻璃纤维增强复合材料有效弹性模量的解析表达式．通过引入参数λ,提出了计算随机方向混合纤维增强复合材料弹性模量的新模型,分析了纤维长径比和体积分数对复合材料弹性模量的影响．结果表明,复合材料的弹性性能对纤维长径比和体积分数非常敏感．根据提出的理论,混杂纤维增强复合材料的弹性模量处于单一纤维（纯碳纤维或纯玻璃纤维）增强复合材料弹性模量之间．对于单一纤维增强复合材料,采用Halpin-Tsai方法计算的复合材料弹性模量高于Mori-Tanaka方法计算结果．     

干摩擦条件下聚甲醛塑料动力齿轮传动啮合效率的分析研究与计算

从高分子材料的粘弹性力学模型出发，推导出塑料与钢齿轮副粘滞发热损耗功率的计算公式，并以此为基础，结合塑料材料的弹性模量和滑动摩擦系数的测试数据，考虑温度、弹性模量、摩擦系数及载荷之间复杂的偶合关系，研究并提出了一种在干摩擦条件下塑料与钢齿轮副啮合效率的数值计算方法，运用这种方法，可以方便地获得任意啮合位置的瞬时啮合效率及一个啮合循环中的平均啮合效率，通过对聚甲醛与４５＾＃钢齿轮副的计算发现，在干摩     

大挠度弯曲薄板的实用计算方法

在文献（１）的基础上，提出了大挠度弯曲薄板的两种实用计算方法，应用等价关系式的实用计算方法，应用广义无量纲物理量的实用计算方法，这两种方法适用于各种弹性模量和泊松比，比文献（２）的近似换算公式更精确。     

线粘弹结构中的最优路径

讨论了二类结构中的最优路径：即三维可分离变量粘弹体与桁架，发现：（１）粘弹体（Ｍａｘｗｅｌｌ材料）中的最优变形路径在（０，Ｔ）内是线性形式，仅在ｔ＝Ｔ时刻有跳跃，同时指出以前研究中的不妥之处；（２）桁架结构（Ｍａｘｗｅｌｌ材料）中的最优加载路径为突加载荷．     

薄壁金属空心球结构压缩力学性能研究

金属空心球结构是一种新型的超轻多孔金属材料。本文对直接堆积和胶合堆积的两球、三球金属空心球列组元进行了单轴准静态压缩实验,分析压缩过程的变形情况,得出其应力/屈曲极限、有效弹性模量、有效应力-应变曲线,并讨论了发生屈服/屈曲的原因。基于实验现象作者提出了三种边界条件,通过分析的方法导出列组元的有效弹性模量公式,其预测值与实验结果较为符合。通过对两种不同堆积模式面组元的压缩实验,研究了金属空心球结构的力学性能和垮塌规律,分析其比刚度和比体积能量吸收值,讨论了两种不同堆积模式的面组元的特点和优越性,发现HC堆积模式具有更好的力学性能。同时对比三球列组元的有效弹性模量发现,SC堆积模式的有效弹性模量只与堆积层数有关。     

连云港淤泥流变特性研究

研究了体积容重为Ｃ＿ｖ＝０．０５７～０．４１连云港西墅地区淤泥的流变特性和弹性模量。在剪切率的变化范围２×１０￣（－２）ｓ￣（－１），淤泥具有三种不同的流变特性，在很低剪切率情况下，淤泥剪切力基本保持常值；在低剪切率范围，表现为宾汉流体性质，其屈服应力和宾汉动性系数以Ｃ＿ｖ指数增长；在高剪切率，淤泥流动体现出宾汉伪塑性特征，划分三个特征区的临界剪切率值是随淤泥含水量变化，最后指出，连云港淤泥弹性模量与高岭土结果很相近，对淤泥含水量的变化极其敏感。     

松质骨弹性模量计算的均匀化方法

对松质骨建立了六种单胞微观结构模型，采用均匀化方法和有限元方法计算松质骨的宏观等效弹性模量。给出了六种单胞模型的松质骨弹性模量与材料密度(体分比）的关系，与实验数据进行了对比，分析了不同微观结构模型在不同骨骼中的应用。结果表明，本文方法及六种单胞模型可以对松质骨微观结构和材料性能进行有效的模拟计算。同时本文又着重对松质骨的宏观等效弹性模量与体分比的指数关系进行了探讨。     

连云港淤泥流变特性研究

研究了体积容重为Ｃ＿ｖ＝０．０５７～０．４１连云港西墅地区淤泥的流变特性和弹性模量。在剪切率的变化范围２×１０￣（－２）ｓ￣（－１），淤泥具有三种不同的流变特性，在很低剪切率情况下，淤泥剪切力基本保持常值；在低剪切率范围，表现为宾汉流体性质，其屈服应力和宾汉动性系数以Ｃ＿ｖ指数增长；在高剪切率，淤泥流动体现出宾汉伪塑性特征，划分三个特征区的临界剪切率值是随淤泥含水量变化，最后指出，连云港淤泥弹性模量与高岭土结果很相近，对淤泥含水量的变化极其敏感。     

自然冷却和遇水冷却后高温花岗岩力-声特性试验研究

以松辽盆地露天花岗岩为研究对象,对自然冷却和遇水冷却后高温花岗岩进行单轴压、拉和声波测定试验。研究不同方式冷却后花岗岩温度（100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃,以下简称100℃-800℃）与表观形态、纵、横波波速、弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度间关系,并将纵、横波波速与抗压强度、弹性模量建立联系。同时考虑遇水冷却后静置过程对花岗岩力-声性质影响。研究表明：（1）静置0h-2h是质量损失、纵波波速下降主要时段,静置6h后变化率可以忽略;自由水损失量与力-声特性损失量存在一定线性关系;（2）温度升高,自然冷却后花岗岩纵、横波波速、弹性模量、抗压强度、抗拉强度呈线型下降,遇水冷却后呈凹线型下降;高于300℃,自然冷却后花岗岩力-声参数均大于遇水冷却,泊松比变化率与其相反,600℃时冷却方式不同对花岗岩纵、横波波速、弹性模量、抗压强度影响达到最大,遇水冷却比自然冷却分别低33.33%、31.88%、53.33%、31.74%,700℃-800℃时冷却方式对花岗岩力声特性影响减小;（3）温度变化,花岗岩纵、横波波速与抗压强度、弹性模量呈良好相关性。所得结论可以提高花岗岩力-声特性测量准确性,为力学特性预测提供一个可行方法,并为岩体工程安全稳定性评估提供依据。     

复合材料薄壁结构连接件细节内力分析的有限元方法

为得到复合材料薄壁结构机械连接件中各承力元件的内力和变形情况,确定各承载紧固孔的旁路载荷（ＰＰＬ）和钉传载荷（Ｐｄｃ）,以便合理地进行连接件的细节设计和强度分析,本文基于迭层板“等效弹性模量”概念,提出了一套工程实用的复合材料结构连接件细节内力分析的有限元方法。所编制的计算程序适用于对实际结构中各种机械连接型式和各种平面受载情况的内力计算和分析。     

利用松质骨理想化模型对骨小梁刚度的研究

利用结构张量的概念建立了考虑松质骨结构各向异性的理想模型，将杆型与板型两种传统模型统一起来．采用均匀化理论，通过有限单元的数值计算建立了松质骨弹性常数与结构张量、固体体积比之间的数值关系，并预测了骨小梁的弹性模量．结果表明，本文模型较好地体现了松质骨的各向异性力学性质．对骨小梁的计算结果表明，骨小梁的弹性模量在６７６ＧＰａ～１０９ＧＰａ范围内，平均意义上的结果是９２１ＧＰａ．     

微梁传感研究谷胱甘肽转硫酶抗原抗体特异结合

利用微梁传感器（MicroCantilever Sensor，MCS）对抗原抗体的反应进行检测。通过分子自组装方法将谷胱甘肽转硫酶（Glutathione S-transferase，GST）修饰到微悬臂梁的单侧镀金表面后，应用光杠杆原理监测在加入GsT抗体的过程中，微悬臂梁的实时弯曲过程。实验过程中的抗原抗体活性由酶联免疫吸附（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）实验得到了确认。结果表明：a．微悬臂梁传感技术可以对抗原抗体的结合过程进行实时的监测；b．为研究生物大分子间微观层次上相互作用提供了一种新型的实验手段。