松质骨的细观力学研究评述

用细观力学方法分析松质骨的力学性能，研究松质骨的弹性模量、压缩强度与其相对密度之间的关系，这是骨力学的一个重要研究方向．     

松质骨的细观力学研究评述

用细观力学方法分析松质骨的力学性能,研究松质骨的弹性模量、压缩强度与其相对密度之间的关系,这是骨力学的一个重要研究方向．      

金属基纳米复合材料等效弹性模量的均匀化方法数值模拟

均匀化理论利用位移场双尺度渐近展开建立有限元列式，本文将其与有限元通用程序相结合，应用于金属基复合材料的弹性本构数值模拟。通过对不同尺度增强相金属基复合材料等效模量的数值模拟，考察了均匀化方法的适用情况。数值计算结果表明，对常规尺度增强相金属基复合材料，均匀化方法可以较准确地预测其等效弹性模量；对纳米增强相金属基复合材料，该方法仍可给出较好的预测，但存在某种程度的系统偏差。通过对纳米尺度增强机理的分析讨论，认为纳米增强相与基体材料问的界面效应可能有别于连续介质假设，指出可以考虑采用离散原子-连续介质耦合模型改进数值模拟结果。     

含有随机夹杂非均匀体的有效弹性模量

在对含有随机夹杂的非均匀体求有效弹性模量时,一般多根据Eshelby的等效夹杂法,但由于该方法没有充分考虑非均匀体内部的微结构,所以其理论具有一定的局限性。本文认为Kunin的微结构理论与Eshelby的等效夹杂法相比更具一般性,因而本文采用了文[9]中一些合理的思想,摒弃了其中不合理的假设,并且建立了一种新的理论模型.最后,本文针对球夹杂的情况给出了非均匀体有效弹性模量依赖于夹杂体积份数的关系,并将该结果与文[10]中的结果进行了比较.     

复合材料中的渐近均匀化方法

本文将非均质弹性体的渐近均匀化方法应用于复合材料的宏观与细观分析之中。该方法基于平均化的思想，将复合材料视作由周期性的细观结构所构成，其场变量依赖于宏观和细观两个尺度的坐标变量而变化。通过建立位移和应力的渐近表达式，推导出关于周期性基元的细观平衡方程和细观本构关系，并与有限元数值方法相结合，得到材料的宏观等效性能和细观应力分布。对典型算例的分析，反映出该方法的有效性及准确性。     

多孔格栅均匀化模型平压仿真分析

为了研究均匀化方法在一种多孔格栅结构中的应用,从格栅单胞尺度入手,建立了一种适用于有限元仿真分析的三维周期性边界条件.以ABAQUS作为分析平台,对周期性边界条件下的格栅单胞模型进行了平压仿真分析,并将仿真结果与文献实验结果对比,验证了该边界条件的可靠性.利用均匀化理论建立了格栅单胞力学平衡方程,得到了格栅均匀化模型....     

复合材料应力分析的均匀化方法

建立了基于均匀化理论的确定复合材料结构应力场的方法．其实质是用均质的宏观结构和非均质的具有周期性分布的细观结构描述原结构；将力学量表示成关于宏观坐标和细观坐标的函数，并用细观和宏观两种尺度之比为小参数展开，用摄动技术将原问题化为一细观均匀化问题和一宏观均匀化问题．这两个问题的解确定了包含等效位移和一阶近似位移的位移场，由此获得应力场．利用该方法给出了圆柱形孔隙材料和单向纤维复合材料在单向拉伸时的应力场以及空隙材料简支梁的局部应力场，说明了该方法的有效性     

基于均匀化方法的单向纤维增强体渗透率预报

针对具有周期性分布细观结构的纤维增强体，从Stokes方程出发，用均匀化理论建立了预报纤维预制体渗透率的数学模型. 将Stokes方程与线弹性力学中的Lame方程进行类比，给出了用线弹性平面应变问题的有限元分析程序求解Stokes方程的方法. 据该方法编写了FORTRAN程序HAPS求解控制方程，并以此预报单向纤维增强体渗透率，与有关文献的结果进行比较证明了该方法的合理性.     

基于计算均匀化方法的梯度多孔结构优化设计

多孔结构凭借轻量化、高比强度等优越性能,在现代工业领域受到越来越多的关注。增材制造技术的快速发展,使得具有复杂构型的多孔结构的制备成为可能,进一步促进了多孔结构设计方法的进步。多孔结构设计方法主要有尺度分离和尺度关联两种途径,本研究从尺度分离的思想出发,基于计算均匀化方法,针对随机(两种维诺型)和非随机(方框型)梯度多孔结构,发展了多尺度优化设计方法。该方法主要包括3个步骤：微观尺度微结构建模分析(涵盖微结构几何生成、等效物理量的计算、几何参数与各物理量之间映射关系的建立)、宏观尺度结构优化和全尺度多孔结构几何重构。该方法具有较高的计算效率,同时保证了相邻微结构之间的完美连接。利用贴体三角形网格划分,建立多孔结构全尺度有限元模型,以方框型梯度多孔结构和两种维诺型梯度多孔结构为例,开展了多孔结构尺寸效应分析及三点弯曲梁数值试验,验证了本研究方法的有效性和梯度多孔结构的优越性,研究表明多孔结构相对于单尺度结构具有较好的承载能力和延展性。     

基于空间连续尺寸场的动态均匀化方法

以均匀化理论为基础,将各向同性蜂窝状微孔结构作为材料描述方式,提出了基于空间连续尺寸场的动态均匀化方法,克服了动态优化中的局部模态现象.不同于将微孔结构尺寸变量依附于单元或节点,采用物质点对应的微孔尺寸作为设计变量,基于修正过滤公式的形函数,构造了空间连续的尺寸场,克服了棋盘格等数值不稳定性问题.基于复合函数求导法则,推导了总刚度阵、总质量阵等敏度表达式.以动态结构响应量最小化或最大化为目标,体积比为约束,建立了动态结构拓扑优化模型,通过二维结构数值算例对理论方法进行验证.结果表明,方法在连续体结构动态拓扑优化设计中具有可行性和有效性.     

平头压痕试验确定热障涂层弹性模量的方法研究

本文模拟了典型热障涂层(TBC)结构在平头压痕作用下的力学响应,重点研究利用平头压痕法确定TBC涂层弹性模量的方法。研究发现k(单位压入应力下压头的压入位移)不仅与材料的性质有关,还与压头的半径有关。本文提出:通过两个不同尺寸的平压头可以同时确定陶瓷层和粘结层的弹性模量。     

高速公路沉降的非线性等阶径向点插值法解

无单元法一个突出的优点在于其只需要结点信息而不需要单元信息。先介绍等阶径向点插值法这种新型无单元的形函数构造思路，接着给出了它非线性求解平面比奥固结问题的主要方程，然后对一软基高速公路的断面沉降进行了计算，并与非线性有限元法结果进行了对比。可以看出该法不但计算精度高，而且在解路堤分级施工的这类移动边界问题的沉降时，比有限元法更方便，具有较好的应用前景。     

COMPUTATION OF FLEXURAL PROPERTIES OF HA/PLLA COMPOSITE USING A CELL MODEL APPROACH

A three-dimensional finite element analysis was conducted to evaluate the feasibility of predicting the flexural properties of hydroxyapatite-reinforced poly-L-lactide acid (HA/PLLA) biocomposite using three different schemes. The scheme 1, originated from a beam analysis, was used to determine the flexural modulus analytically while the scheme 2 and 3 were designed to have different loading and boundary conditions using a finite element cell modeling approach. An empirical approach using Chow's formula and experimental data were used for comparison with the predicted results. In order to reduce the computational time and save the storage space involved in determining the effect of varying particle volume fractions on the flexural properties of HA/PLLA, a superelement technique was applied. The results using the scheme 3 and the Chow's formula were found to be in reasonable agreement with experimental results over the range of particle volume fraction. In addition to the Chow's formula, local stress distribution and the failure processes in HA/PLLA were simulated using the finite element technique.     

单自由度"加层"减震结构地震作用取值的复模态法

运用复模态方法,以我国现行设计反应谱为基础,对单自由度TMD和“加层”减震结构地震响应及地震作用取值问题进行了系统研究。首先用复模态法将非经典阻尼非对称结构运动方程解耦,然后运用随机振动理论获得结构的动力响应解析式,并建立将结构分解为一系列等效单自由度体系的一般方法,继而利用等效单自由度体系与反应谱的对应关系,确定结构动力响应表达式中各参数的取值,建立结构基于反应谱的设计响应及其等效静态地震作用的设计方法,并给出了算例,从而建立了非经典阻尼非对称结构基于反应谱的地震作用取值的一整套方法。