蜂窝材料的弹性波传播特性

通过研究蜂窝材料的弹性波频散关系,分析了其弹性波传播特性. 采用基于小波理论的分析方法,将材料参数和位移均展开为双正交周期小波基函数的形式,利用Bloch定理将波动方程转化为特征值方程,求解该方程得到3种典型结构------正方、三角与六角排列的铝(Al)和聚丙烯(PP)蜂窝材料的频散关系,并进行了比较分析. 结果显示:结构形式的不同显著地影响其波动特性,而制作材料的不同则没有影响;3种结构形式都不存在完全带隙,但正方和三角形结构在一定的传播方向范围内存在方向带隙,而六角形结构则在任何方向都不存在方向带隙;与正方结构相比,三角结构在相同孔隙率下,在更广的传播方向内和更低的频率下,能产生较宽的方向带隙.      

三维有限变形线性光弹性材料研究

制成了１５％应变量的三维有限变形线性光弹性材料，可供对橡胶类零件的应力分析之用；在该材料中，以尼龙６作内含体，可以制作初应力很小的三维有限变形复合光弹性模型。     

三维有限变形弹性问题的分析方法

至今还未见到用通常的应力函数和位移函数分析三维有限变形弹性问题的报导。利用Hasegawa的工作和Adkins的摄动法,本文将位移函数用于求解表面力或体积力作用下的有限变形轴对称弹性问题,提出一个分析可压缩和不可压缩材料三维弹性问题的新的解析法,并用两个简单例子验证了这种分析方法。     

应用三维光弹性分析轧辊的接触应力

对有限长，外载荷又集中作用的轧辊，当其母线接触压靠性，接触面上的应力分布是不均匀的。于是，根据弹性力学理论推导的无限长辊子相互压靠的接触应力“赫芝”解法无法得到充分应用。由于这个原因。该文提出了一个辊子接触应力非均匀分布模型假设，它是在横向满足半椭圆分布，而纵向为未可知的曲线分布，根据这个假设应用三维光弹性的应力切片法及有限元数值计算概念。导出了这类辊子接触应力的混合计算方法。作为一个应用实例，该文讨论了宝钢1420双平整轧机轧辊的接触问题，该轧机有六个辊子组成，上下三三对称，其中最外层为支承辊，中间是中间辊，下层是工作辊，工作辊与轧件接触，钢厂在板形控制研究中，十分需了解各辊子之间的接触应力，应用该文分析方法。可以得到接触面上理想的三向接触应力值。为厂方的板形控制工艺改进提供了极有用的参数。     

蜂窝材料的非线性剪切行为

将梁的弹性大挠度弯曲理论应用于蜂窝壁板,研究了大变形条件下蜂窝材料的非线性剪切变形行为.研究中将椭圆积分形式的解答应用于蜂窝胞元的壁板,并利用平衡和变形谐调条件建立了相应的非线性代数方程组,然后利用牛顿一拉夫森迭代法求解.在上述数值解法的基础上,确定了等效剪应力和剪应变间的非线性曲线,并给出了剪切模量的非线性修正因子,该因子只与蜂窝形状和变形情况有关,而与细长比无关,因而能描述一类蜂窝材料的剪切行为.与有限元数值结果的比较表明,此方法具有较好的精度.     

弹性材料三维问题的损伤理论

1.前言Kachanov于1958年在蠕变研究中,第一次引入了连续性因子和有效应力的概念,用来处理分析有缺陷的材料。在以后的几十年中Lemaitre、Hayhurst、Leckie等学者将这种概念引入了连续介质力学,在文[2]、[3]中又提出了弹性材料和塑性材料的三维各向异性损伤理论,但其出发点还是缺乏足够的依据,且存在一些缺陷.本文则是依据文[1]中提出的理论建立了弹性材料三维问题的损伤理论。2.弹性力学的规范空间理论     

基于三维弹性杆模型的DNA拉伸响应的研究

通过Young-Laplace方程将界面张力引入Kirchhoff方程,并结合Gibbs与Langmuir吸附方程建立了受溶液浓度影响的三维DNA弹性杆模型.基于此模型,引入DNA端部的边界条件,运用打靶法来模拟计算溶液中的DNA链段受溶液界面张力和端部拉力共同作用下的几何构型.进一步分析了在界面能与弹性应变能的耦合作用下,DNA链段平衡构型的变化规律.并在三维DNA弹性杆模型的基础上拟合了DNA链段的FR曲线,其变化趋势与蠕虫链段模型(WLC)的计算结果相一致.     

受面内双向荷载蜂窝材料的弹性屈曲模式及其影响因素

基于压弯耦合梁柱稳定理论,分析了蜂窝材料在面内双轴应力作用下的弹性屈曲行为,得到了蜂窝材料在不同应力荷载作用下发生两种屈曲模式转换的临界条件和对应的屈曲临界荷载.讨论了孔穴几何参数对此转换条件和临界荷载的影响,并用ANSYS软件进行了有限元模拟.结果表明理论分析与数值模拟吻合很好.     

基于均匀化理论的管板有效弹性常数的研究

根据多尺度均匀化理论建立了管板有效弹性常数研究的有限元计算模型，在弹性平面状态下，计算结果与ASME规范中采用的有效弹性常数进行了比较，其相对误差在0．2％，然后对管板中胀接管子的加强作用进行了研究，得到了管板有效弹性常数与胀接管子在孔间带效率为0．4时的变化曲线。计算结果表明，用均匀化方法计算管板的有效弹性常数是可行的。     

基于三维细观力学模型的开孔泡沫弹性性能预测

泡沫材料的宏观力学性能主要取决于基体材料的力学特性及其微细观结构特征,基于细观力学模型的分析方法是泡沫材料力学性能研究的重要途径。文中基于Matlab语言和Abaqus软件构建了描述中等孔隙率开孔弹性泡沫材料微结构特征的三维随机分布球形泡孔模型,并采用有限元方法对弹性泡沫压缩变形进行了模拟,并计算给出了不同孔隙率弹性泡沫材料弹性模量、剪切模量、体积模量以及泊松比的分布,建立了相应的唯象表达式。与理论模型及测试结果的比较表明,本文基于三维随机泡孔模型模拟结果构建的唯象表达式能够对弹性泡沫材料的弹性力学性能给出很好的预测。     

Effective Elastic Properties of Laminated Composite Materials with Interfacial Defects

International Applied Mechanics - The problem of effective elastic properties of stochastic laminated composite is solved. The imperfect interface conditions between the reinforcement and the...     

A Homogenized Model for Honeycomb Cellular Materials

Within the framework of ??-convergence theory we derive a continuum model for the in-plane deformations of cellular materials with honeycomb texture. At variance with other authors?? results, the effective medium does not develop couple stresses, although it exhibits some mild trait of polarity. General stress?Cstrain relations, yield domain and stability thresholds are deduced.     

用应力波方法,测定粘弹性材料的动态力学性能

本文用粘弹性材料中应力波的弥散及衰减特性的实验数据来计算材料的动态力学性能参数。用塑料杆的纵波实验,测定了材料的拉压复柔量,并探讨了用横波实验测定材料剪切复模量的方法及有关问题。由测定结果在理论分析中应用,讨论了结果的可靠性。     

Investigation of Near-Surface Mechanical Properties of Materials Using Atomic Force Microscopy

As ultra-thin films or small-scale structures become widely used in electronics and biology, knowledge concerning their near-surface mechanical properties of the materials is increasingly important. Atomic force microscopy (AFM) is employed to determine near-surface elastic modulus via force-penetration curves acquired during indentation. Samples include polydimethylsiloxane (PDMS), parylene, mica, and single-crystal silicon, and indentations are performed with single-crystal silicon and silicon nitride AFM tips. An analysis algorithm based on the secant modulus method is proposed to extract the true penetration curves from the experimental displacement curves. The penetration data is then analyzed in terms of Hertzian model to estimate the elastic modulus. Three concerns in applying nanoscale AFM indentation to the measurement of the elastic modulus of an ultra-thin material are addressed. First, the effect of the lateral force caused by the inclined angle of the cantilevered probe is investigated theoretically and by numerical simulation. A second concern is local plastic deformation induced by a sharp probe tip. In this case, numerical results show a relatively small effect on the force-penetration curves if the plastic deformation is limited to the central area below the probe tip. The deviation of the elastic-plastic simulation from the elastic estimation depends on the yield strength of the material. Finally, the effect of stiffness matching between the AFM probe and the sample is a key issue that is studied numerically, and appropriate stiffness matching criteria are suggested.     

Influence of Interlayer Defects on the Effective Elastic Properties of Cross-Ply Composites*

International Applied Mechanics - The problem of the effective elastic properties of a fiber-reinforced cross-ply composite material and imperfect contact between plies with orthogonal fiber...     

Bounds for the Effective Elastic Properties of Completely Random Planar Polycrystals

Bounds have been developed for the elastic moduli of completely random planar polycrystals, the shape and crystalline orientations of the constituent grains of which are supposed to be uncorrelated. Explicit results for the aggregates of orthotropic crystals are demonstrated. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.