正交各向异性复合材料板的非线性弹性应力应变关系

1.引言复合材料与普通金属材料相比,除了其细观的非均质性和宏观的各向异性外,还具有明显的物理非线性,且在加载过程中一般无明显的屈服点,特别是由正交各向异性单层板叠压成型的层合板即使在低应力水平时,也有明显的非线性,尤其以剪切非线性为突出。因此,传统的线弹性虎克定律和塑性理论的本构模型已不能有效地描述材料的力学行为,也不能给出合理的强度指标。随着复合材料应用领域的开拓和深化,为了保证结构的安全     

应变几何理论在应力函数张量研究中的应用

本文应用应变几何理论的结果研究了一般应力函数张量的性质,给出了应力函数张量的“确定性”,导出了内力系(或边界力系)主矢与主矩由应力函数张量的闭线积分确定的公式.     

压实粉土非线性应力-应变关系的试验研究

对京九线路基粉土用GDS三轴仪进行固结不排水剪试验,研究不同围压、含水量、压实度下压实粉土样的应力-应变关系。结果表明:压实粉土在低围压下为应变软化,高围压下为应变硬化,存在一个屈服应力;含水量和压实度对粉土强度和应力-应变关系影响显著,随着含水量的减小、压实度的增大,压实粉土样强度增大,应力-应变曲线上升。对围压小于屈服应力的应变软化曲线,用常规的土的软化关系式进行拟和;对围压大于屈服应力的应变硬化曲线,用邓肯-张模型进行拟和;这二者的结合能描述压实粉土的应力-应变关系曲线,效果良好。     

土的应力-应变关系的一种描述模式

通常将由土的剪切试验测得的应力-应变关系曲线(q～ε1曲线)分为应变硬化型和应变软化型,文中提出了一种能同时描述应变硬化型q～ε1曲线和应变软化型q～ε1曲线的新模式,并导出了统一的切线模量表达式,进一步探讨了该应力-应变关系曲线描述模式在拟合应变硬化型曲线时的简化形式,及简化形式中参数取值方法和参数与围压的关系等方面的问题。通过与邓肯-张模型和应变软化模型的对比,结果表明该应力-应变关系曲线描述模式能更好地与试验数据吻合,且用其简化形式拟合应变硬化型曲线时,可以通过调整其中一个参数值来表达出不同的曲线形式,从而体现出土体应力-应变关系的多样性。该应力-应变关系描述模式为发展更一般的非线性弹性模型提供了一定的理论基础。     

考虑混凝土应变率变化的高拱坝非线性动力响应研究

提出一种新的应变率相关的混凝土非线性弹塑性损伤模型。采用此模型对混凝土拱坝的非线性地震响应作了分析。在综合考虑坝-地基-库水动力相互作用和坝缝非线性接触的基础上，着重研究了混凝土应交率相关效应及加载历史对混凝土极限强度等重要参数及拱坝响应的影响，并与采用不考虑应交率影响的混凝土损伤模型计算结果进行了对比分析。结果表明，拱坝考虑横缝作用后的坝面应变率分布不同于整体拱坝。应交率分布形态不仅可以很好地表征拱坝的振动形态，而且对于高拱坝的动力响应的影响也不可忽略。     

采用显微网格法研究韧性材料平面应力状态下裂尖附近的应变场

用显微网格数字图象处理方法，测量了韧性材料平面应力条件下Ｉ型单边裂纹尖端附近的应变场。实验结果表明：在裂尖两侧存在与裂纹方向夹角约为５０°的大变形带。最大应变位于离裂尖一定距离的大变形带上，随着载荷增加，最大应变的位置逐渐靠近裂纹尖端。应变峰值轨迹线在裂纹顶端呈放射状，载荷增加时，应变峰值的轨迹线位置并不改变。     

用非线性模态综合法模拟碰撞接触区应力

本文从振动分析的观点出发,研究了线弹性系统的碰撞问题.文中借助有限元方法确定参与碰撞之系统的动力学特性,然后应用非线性模态综合法对碰撞过程进行模拟计算,得到了接触面皮下微深处的应力分布及其随时间变化的规律.文中指出:只要有碰撞存在,接触表面的挤压应力就一定能够超过材料的线弹性极限而出现塑性变形或破坏.     

火灾下无粘结预应力筋应力-应变全过程分析

火灾下预应力筋的膨胀应变、高温蠕变较大,对其受力的影响也较大。提出了通过对火灾下各时间段、各微段无粘结筋膨胀应变、高温蠕变以及无粘结筋总伸长量的分析来得到无粘结筋应力以及应力引起的应变,从而完成无粘结筋应力一应变全过程分析的方法。计算借助编程完成,将火灾下无粘结筋应力变化的计算值与相关的试验数据进行比较,吻合程度较好。...     

人颅骨应力应变分布的实验研究

本文给出了人颅骨在颅顶受压时用电测法得到的应力——应变分布。文中叙述了直角应变花的布置、粘贴、温度补偿以及载荷和约束的处理,给出了在80kg静载荷作用于颅顶时各测点实测线应变值,得出了沿经线方向线应变为负值,沿纬线方向线应变为正值,45°方向线应变小于经线和纬线方向应变一般规律,计算得出两个主应力值并与有限元计算结果对比,同时得到最大主应力方向与经线夹角小于25°一般规律。颅骨在颅顶受静压力400Kg时破坏,最先破坏部位为蝶额缝与蝶鳞缝区域。     

冲击加载下材料应力应变曲线振荡现象的研究综述

在冲击加载下获得的材料应力应变曲线往往具有显著的振荡,长期以来由于很难判断振荡的真伪,即不确定振荡是试样材料的本征特性还是纯粹的机械加载等带来的影响,故曲线的振荡往往没有从真实应力应变曲线中直接消除。但这种振荡的存在掩盖了真实的材料响应,导致很难准确确定材料的动态屈服强度,也影响了材料动态本构关系的建立及本构模型参数的准确性,这对重大装备工程在冲击载荷下的优化设计及安全可靠性带来不利影响。针对这个长期困扰科研和工程技术人员的普遍性问题,本文综述了冲击加载下材料应力应变曲线振荡现象的研究进展,首先从加载系统设计、应力波传播、试样变形分布等方面分析了动态测试曲线中出现振荡的原因;其次依据振荡成因重点论述了抑制或消除振荡现象的方法;最后总结了现阶段研究的突出问题,并对未来发展方向提出一些建议。     

A large deformation analysis for nonlinear elastic problems by hypoelastic theory

In this paper, large deformation problems for nonlinear elasticity are studied on the basis of hypoelastic theory. The expression of Cauchy elasticity is derived in the form of hypoclasticity. This makes it possible to solve large deformation for nonlinear elastic problems by the hypoelastic method. The variational principle of hypoclasticity and the Ritz method are used to obtain the numerical solution of a rectangular rubber membrane under uniaxial stretch.     

Establishing strain response model of vibrational structure by strain modal analysis approach

An analysis of the stress field under a dynamic load in strength design and fatigue life estimation is a topic of great importance. Based on the theory of vibrational displacement modal analysis, the principle and techniques of vibrational strain modal analysis are developed. The peculiarities of the strain transfer function matrix, the test approaches of it and the relation with the displacement transfer function are expounded. Resistance strain gauges are used to measure the strain transfer function and the modal parameters are identified on this basis. After that, the strain response expression and thereby the stress response expression are obtained.     

Shape and structure recovery of an LCP droplet under a large step strain: observation and stress calculation

Shape recovery of a droplet of liquid crystalline polymer (LCP) hydroxypropylcellulose in a matrix of poly(dimethyl siloxane) subjected to a step shear strain has been studied via optical microscopy. Just after application of a large strain, the LCP droplet shape is flat ellipsoid, and then the droplet takes cylindrical shape and band texture perpendicular to the flow direction appears. The band texture fades away before emergence of poly-domain structure. In the final process with the shape of spheroid, poly-domain structure recovers very slowly. Except for the final process, the shape change is identical with that of isotropic droplet at strains smaller than 3, when the LCP viscosity in Region II is taken as an equivalent viscosity for normalization. For a 20:80 blend, the excess relaxation modulus is calculated based on the Doi-Ohta theory, taking account of the distribution of droplet size and compared with experimental modulus data.     

Hybrid stress analysis of perforated composites using strain gages

A strain gage hybrid method is described for determining individual stresses on the boundary and in the neighborhood of cutouts in orthotropic composites. Results agree with independent measurements and finite element analysis. Few measured strain data are needed, and the measured strains originate away from the hole. Ability to determine the stresses on the edge of a cutout from nonboundary measurements recognizes the difficulties in obtaining reliable measurements very near an edge while circumventing the challenge of attempting to bond gages to the transverse curved surface of a small hole or notch. The method also alleviates the problem of not knowing a priori where the most serious stress will occur on the geometric boundary and, hence, where to locate strain gages.     

高应力岩体爆破卸荷过程中应变率及应变能特征

针对高应力岩体爆破开挖卸载问题,自制了一台轴向加、卸载实验测试平台,通过实验测试获得了爆破卸荷过程中岩杆的动态应变及应变率数据。实测数据表明：开挖面附近岩体的爆破加、卸载以及初始应力卸载应变率均在10⁻¹ s⁻¹量级以上,验证了高地应力区岩体爆破开挖卸荷是一动态过程。建立了初始应力卸载一维力学模型,揭示了卸载波的传播机制;通过分析爆破卸荷过程应变能密度的时空分布特征,建立了应变能密度与各阶段应变率变化规律的联系。结合实测数据,采用隐式-显式顺序求解方法,进一步分析了高应力区岩体爆破卸荷荷载各阶段应变率沿岩杆的变化规律。结果表明：爆破加载阶段的平均应变率沿杆件逐渐衰减,且衰减速度逐渐减小;爆破卸阶段平均应变率沿杆件也呈衰减趋势;而初始应力的应变能稳定释放,其平均应变率无衰减趋势。

     

非线性动力方程精细积分法的自适应步长研究

基于Adams显式和隐式预估公式实现对时间步长的 自适应选择,利用当前时刻v(tk),采用预估公式的两种形式(显式与隐式),对v(tk+1)进行两次预估,利用两公式局部截断误差关系,得出误差估计值ξ(tk+1),并根据其大小 自适应调节时间步长.将该思想应用于预估型(求解过程需要用到预估公式)精细积分算法中,使精细积分...     

Influence of damage on properties of strain localization in geomaterials at plane stress and plane strain

Summary By regarding geomaterials under loading as a mixture of intact and damaged parts, we investigate the influence of damage on the properties of strain localization in elastoplastic geomaterials at plane stress and plane strain. Conditions for the onset of strain localization including the effects of damage are derived for the cases of plane strain and plane stress. Discussed are the inclination of the localized band and the hardening modulus corresponding to the onset of strain localization. It is shown that the properties of the strain localization are dependent on the damage and the capacity of bearing hydrostatic pressure by the damaged part, and that damage may induce an earlier onset of strain localization and lead to instability of a geomaterial.accepted for publication 11 March 2004     

构造杂交应力单元的柔度矩阵H对角化方法

证明了杂交元柔度矩阵 H非奇异的充分必要条件是假设应力模式线性无关 ;以及等价应力模式形成相同的杂交元。在此基础上建立了假设应力模式的 Hilbert子空间 ,从而可以利用 Schmidt方法简单地得到等价的正交应力模式 ,实现了柔度矩阵 H对角化 ,使得杂交元形成过程中完全避免了繁杂的矩阵求逆运算 ,提高了杂交元分析的计算效率 ,特别在柔度矩阵不容易显式求逆的材料非线性分析中更具有实际意义     

旋转湍流中雷诺应力模型压力应变关联项的修正研究

利用张量的不变量理论,推导得出传统雷诺应力模型中压力应变关联项模型应用于旋转湍流模拟中的一些基本问题,即在纯旋转条件下,传统模型所描述的初始各向异性的湍流中雷诺应力张量演化规律是一个无衰减振荡过程,而快速畸变理论推导结果显示,其演化应是一个阻尼振荡衰减的过程。以衰减雷诺应力为目的,构造出包含旋转率张量高阶量的关联项。然后,结合变形率张量的高阶项,将修正模型扩展至椭圆形流线类型流动。最后,将修正模型应用于轴向旋转圆管内湍流流场的模拟,并将结果与实测结果进行了对比。