反射全息干涉和反射光弹性方法应用于应力波传播

在应力波传播过程中,半无限平面的聚酯模型在一个截面上的主应力分布解被实验所确定。应力波由摆式重锤的冲击所产生。应用两个外部适当的触发装置触发一个双脉冲红宝石激光器(0.5焦耳/每脉冲)。模型的一个表面做成全反射面,利用对这个表面的反射式全息干涉法和通过模型的另一表面的反射式光弹性法可以记录冲击后不同时间延迟的等和线与等差线条纹图。     

应力波对滑移弱化断层的动态触发作用

将断层简化为满足线性滑移弱化摩擦准则的理想裂纹界面。在考虑初始应力的条件下,研究了应力波通过两个相互接触的弹性半空间时的透射和反射关系。在此基础上,得出了应力波扰动断层时的初始滑移条件和不稳定滑移条件,并分析了断层动态触发与扰动应力波、断层特性和初始状态等因素的关系。当入射角一定时,入射波频率越高,所需振幅越大;断层的临界滑移越大,断层越稳定,扰动应力波所需振幅越大。     

杆中嵌入薄板的应力波传播行为

采用一维理论分析和二维有限元模拟,研究了杆中嵌入薄板的应力波传播行为.首先根据一维弹性应力波理论,推导了反射波,透射波以及板中应力的表达式.结合算例,分析了薄板厚度对应力波传播的影响,然后采用有限元方法,验证了一维理论分析结果,同时也研究了不同界面处理方式对结果的影响.结果表明板越薄,对应力波传播的影响越小,薄板中应力越能真实地反映杆中的应力状态;在SHPB实验中,嵌入薄片/薄膜传感器测量微弱应力信号是可行的.     

界面上应力波传播规律的动态光弹性试验研究

采用动态光弹性方法,对应力波在杆-杆和板-板双材料连接界面上的反射和透射传播规律展开研究．通过对双材料粘接模型施加冲击载荷作用,采集和分析等差线条纹,计算出最大剪应力值．对于两种试验模型应力波在界面上都以透射为主,对应力波的阻隔作用不明显,这与接触式界面对应力波有较强的阻隔作用有较大区别,在应用界面减弱应力波的作用时应注意区分．试验结果与理论计算结果基本保持一致,并由此证明采用动态光弹性法研究应力波在界面上传播规律的可行性．     

理想直杆中轴向应力波的传播和反射导致的分叉问题

对阶跃载荷作用下弹性理想完善直杆中应力波的传播及其反射引起民的分叉问题进行了理论分析和数值计算，讨论了此类动力屈曲问题中横向惯性效应的影响；给出了一种进行后分叉分析的近似方法，得到了一些结论，在各类结构由于应力波的传播及反射引起的分叉问题具有指导意义。     

横观各向同性体应力波传播问题的特征分析

本文根据广义特征理论，对横观各向同性体轴对称弹性波传播问题进行了理论分析。提出了一个简化特征分析的方法，这种方法将成为应用特征线法求解种类各向异性应力波问题的一个突破口。     

考虑晶体滑移面分解正应力的细观损伤模型

材料内部的解理、滑移面剥离等细观损伤是引起宏观失效的根源, 从细观尺度研究损伤的发生和发展有助于深入认识材料的变形和失效过程. 本文基于晶体塑性理论, 从滑移系的受力和变形出发研究材料的细观损伤, 建立了考虑滑移面分解正应力的细观损伤模型, 为晶体材料解理断裂的分析提供了新方法. 首先, 在晶体弹塑性变形构型的基础上引入损伤变形梯度张量的概念, 从变形运动学着手建立了考虑损伤能量耗散的本构方程, 并推导了塑性流动方程与损伤演化方程; 然后, 建立了相应的数值计算方法, 给出了应力与状态变量的更新算法, 推导了Jacobian矩阵的表达式; 接着, 以$[100]$取向的单晶铜材料为例, 通过有限元计算与试验结果的对比, 并采用粒子群优化算法标定了11个材料细观参数; 最后, 将所提细观损伤模型应用于RVE单轴拉伸过程的模拟, 得到了考虑损伤影响的应力应变曲线, 并分析了材料的塑性流动与损伤演化过程. 结果表明, 本文所提模型能够计算材料在受载过程中的损伤累积效应, 合理反映晶体材料的细观损伤机理.     

考虑表面张力的非传播孤立波

本文考虑了表面张力,用多重尺度法导出了与立方 Schrodinger 方程相类似的非传播孤立波的基本方程,得到了非传播孤立波解。用毛细重力波理论解释了非传播孤立波横向谐振中波峰尖、波谷平的原因。在σ～kh 平面上首次给出了可产生非传播孤立波的二个参数区,但现有的实验点都在区域(1)中。     

应力波在变截面体中的传播特性

对应力波在变截面体中的传播特性进行了理论研究和数值分析。以杆中一维纵波波动理论和谐波分析法为基础,研究截面变化所导致的应力波的波形弥散和波幅变化。推导了与截面变化相关的应力波演化因子,并对由于截面变化所造成的几何弥散等二维效应进行了分析,同时计算了变截面体的几何特征参数和截面变化等因素影响应力波演化规律的特点。     

横观各向同性体应力波传播问题的特征分析

本文根据广义特征理论,对横观各向同性体轴对称弹性波传播问题进行了理论分析。提出了一个简化特征分析的方法,这种方法将成为应用特征线法求解各类各向异性应力波问题的一个突破口。     

应力波在管道中传播的实验研究

实验研究了轴对称加载条件下,在有、无缺陷的管道中应力波的传播特性。实现了在非弥散频率范围内单模态应力波的激励;在无缺陷的情况下研究了应力波的反射、衰减等;同时研究了缺陷前后不同点、距缺陷一定距离的同一截面上的多点对激励的响应。结果表明,由于在波的传播过程中衰减相对较小,这种方法有望实现管道的长距离缺陷检测。     

铜三晶体弹性应力场和主滑移系分解切应力的有限元分析

用三维各向异性有限元法,对铜三晶体在拉伸载荷作用下的弹性应力集中特性和各组元晶体主滑移系上的切应力变化进行了计算分析,得到了与实验较为一致的结果,为进一步分析三晶体的循环塑性变形提供了依据.     

考虑非Schmid效应的与率相关滑移规律

对韧性单晶体塑性变形的非Ｓｃｈｍｉｄ效应进行了分析和描述，提出了有效Ｓｃｈｍｉｄ应力的概念，从位错弹性理论出发，根据位错交滑移机制及位错核心结构变化的微观力学过程，估算了非Ｓｃｈｍｉｄ效应中的参数，结果发现这些参数相对各自应力分量并非常数，而大约成线性变化，正负应力分量对这些参数的影响是不同的。并把有效Ｓｃｈｍｉｄ应力的概念引入与率相关的晶体滑移规律中，使这一滑移规律能反映非Ｓｃｈｍｉｄ效应的影响。从而使晶体塑性理论在研究大变形非均塑性流动时也能反映这一影响。     

直杆中应力波传播引起的分叉问题

讨论轴向矩形脉冲载荷作用下有限长理想弹性直杆中应力波的传播及其反射引起的分叉问题,讨论此类动力屈曲问题中横向惯性效应的影响;理论分析始终遵循着这样的思路：在分叉的那一瞬间,杆并没有横向惯性效应,目的是给出此类问题的一个合理提法,从理论分析和数值计算中得到了许多重要的结论,理论分析所遵循的思路和所采用的方法对各类结构由于应力波的传播及反射引起的分叉问题具有一定的意义．     

应力波在缺口处绕射传播的实验研究

本文采用动光弹技术对应力波遭遇到缺口边界时的绕射传播现象进行了初步实验研究,并对所产生的应力集中及动态断裂进行了半定量分析,本文研究可供目前广泛采用的控制爆破法拆除旧建筑物和废设备基础的工作提供参考。     

气相爆轰波近失效状态的传播模式

选用五种碳氢混合气体,采用高压电火花起爆的方法,利用光纤探针测量爆轰波在管道内的传播速度,研究临近失效状态时爆轰波在管道内的传播模式。实验是在自行研制的爆轰管道中进行的,其包括驱动段及内径分别为1.5、3.2、12.7 mm三种规格的测试段。实验结果再次验证了爆轰波在管道内传播时可以有六种不同的传播模式：稳态爆轰、快速波动爆轰、结巴式爆轰、驰振爆轰、低速爆轰和爆轰失效。其中C₂H₂+2.5O₂+70% Ar、C₂H₂+2.5O₂+85% Ar两种组分混合气体（具有较低活化能）,在爆轰波传播过程中只有稳态、快速波动和失效三种模式;而C₃H₈+5O₂、C₂H₂+5N₂O和CH₄+2O₂三种组分混合气体（具有较高活化能）在传播过程中出现六种不同模式。上述结果表明,除气体组分、初始压力等因素外,混合气体的活化能可能对爆轰波在管道内的传播状态也有影响。     

SHPB实验中粘弹性试件内部应力波的传播

建立描述SHPB实验中线性粘弹性试件内部应力波传播的控制方程组.根据试件两端与入射杆及透射杆接触的应力波特征关系给出耦合边界条件.对方程组和定解条件进行Laplace变换,求得试件内部应力在变换域像函数的表达式.采用数值反变换技术进行反Laplace变换,获得试件两端的应力时程曲线.对现有的固定Talbot反变换算法进行改进:将入射波像函数分解为基本部分和延迟部分,利用固定Talbot算法对基本部分入射波作用下的波动问题求解,其他部分的解通过延迟定理得到,最终解为两部分的叠加.采用这种改进算法得到的不同入射波下粘弹性试件的内部应力解与传统的基于特征线数值模拟方法的结果吻合.在此基础上探讨了粘弹性试件的几何参数和材料本构参数对透射波波形的影响.     

液饱和多孔介质中三维应力波的传播

为了深入研究液饱和多孔介质中应力波的传播，提出了三维两相细观计算模型．基于此模型。应用Galerkin余量法并计及流-固耦合界面的耦合效应，利用直接耦合的技术，开发了三维流-固混合显式动力有限元计算程序．在此基础上对冲击载荷作用下液饱和多孔介质中三维应力波的传播现象进行了数值模拟，并详细讨论了孔隙率，孔隙形状等因素对应力波传播主导波形的影响．     

多孔材料中应力波的传播

针对多孔泡沫混凝土实验应力应变曲线的基本特点,提出并建立了一种可以考虑孔隙压实过程的材料本构模型及其数学形式。通过典型算例,分析了应力波在多孔材料中传播的耗散效应,指出多孔材料中的孔隙在被压实过程中能有效吸收应力波能量、降低应力波强度,在引起应力波衰减的诸因素中,孔隙压实所起的作用更大更显著。     

Laplace变换法及其在粘弹性波中传播的应用

针对波传播分析理论的发展历程进行了简要的综述,详细介绍了几种处理粘弹性波传播问题的分析方法,重点讲解Laplace变换法以及Laplace变换在粘弹性波中的应用,对比分析几种方法在各自应用上的优劣,由于Laplace变换法能准确地描述应力波在任意时刻、任意点的波动情况,在处理大尺寸混凝土类构件中应力波传播问题时具有其独特的优势。