粘接双材料界面微区内力学行为的细观实验分析

本文将显微光栅与显微测距技术结合起来，实现了物体表面位移场的细观测量。应用这一方法，本文定量地测量了高分子粘接结构界面及周围区域的变形和应变，实验发现界面两侧存在着一个影响区，在影响区内材料的力学性质发生了变化。本文在实验结果的基础上讨论和分析了这一变化并对界面的力学模型进行了讨论。     

粘接双材料界面微区力学行为的细观实验分析

本文将显微光栅与显微测距技术结构起来，实现了物体表面位移场的细观测量，应用这一方法，本文定量地测量了高分子粘接结构界面及周围区域的变形的应变，实验发现界面两侧存在着一个影响区，在影响区内材料的力学性质发生了变化，本文在实验结果的基础上讨论和分析了这一变化并对界面的力学模型进行了讨论。     

双材料反平面问题界面端奇异应力场分析

利用位移函数的级数展开,对任意角度的反平面问题界面端的应力场进行了分析研究,得到了全场解。研究一阶场后发现,奇异规律与一般平面问题界面端有显著区别,在界面端关于界面对称的情况下,平角界面端(θ1 = θ2 = θ = 90°) 应力场没有奇异性,其它形状的界面端随着角度θ 从90°到180°,奇异指数也从0到0.5。当界面端是非对称时,平角界面端(θ1 θ2 = 180°)、直角界面端(θ1 = 90°,θ2 = 180°)以及其它形状界面端的奇异指数是一个与两相材料常数比Γ有关的常数。以上两种情况下的应力强度因子完全类似单相材料中裂纹尖端附近应力强度因子,故可根据定义得到     

各向异性材料界面共线刚性线夹杂的反平面问题

研究两种各向异性材料焊接界面含共线刚性线夹杂的反平面问题,导出了一般问题的公式和几个典型问题的封闭形式解,求出了刚性线尖端的应力分布.从文中解答的特殊情况,直接导出各向同性材料界面与均匀各向异性介质中相应问题的公式与结果,并与有关文献相一致.     

双周期裂纹压电材料反平面剪切问题断裂力学分析

研究压电材料双周期裂纹反平面剪切与平面电场作用的问题．运用复变函数方法，获得了该问题严格的闭合解，并由此给出了裂纹尖端应力强度因子和电位移强度因子的精确公式．数值算例显示了裂纹分布特征对材料断裂行为的重要影响．叠间小裂纹能够对主裂纹的应力和电位移场起着屏蔽作用，相反行间小裂纹却起着放大作用，至于钻石形分布裂纹的影响规律则更为复杂．对于某些特殊情形给予了解答并导出一系列有意义的结果。     

反平面剪切下电磁弹性纤维增强复合材料界面相效应研究

研究具有界面相电磁弹性纤维增强复合材料的反平面剪切问题,利用复变函数方法,获得了无穷域中带界面相纤维问题在远场力、电、磁多场作用下的闭合解,得到了复合材料内部各区域电磁弹性物理量的精确表达式.利用所得结果,考虑纤维和基体间的界面相效应,研究了界面相厚度及弹性模量对复合材料内部应力场、电场强度和磁场强度的影响,数值结果给出了复合材料电磁弹性物理量随界面相参数变化的规律,为该类复合材料的设计与计算提供了有价值的参考.     

压电材料反平面应变状态的椭圆夹杂及界面裂纹问题

本文采用共法求解了压电材料反平面变形的椭圆夹杂及界面裂纹问题，前者的解答表明当远场外力均匀分布对夹杂内的应力场及电位移场是常量，后者解答表明在界面裂纹的裂尖处，应力及电位移都具有γ＾－１／２的奇异性。     

集中力作用下含尖孔无限域的反平面剪切问题

论文采用了一种新的方法求解含孔元发域的反平面剪切问题，以闭合形式导出了在集中力作用下，孔口尖点的应力强度因子表达式。同时，给出了对称翼状尖孔、内摆线状尖孔、震状尖孔及圆孔径向边裂纹的应力强度因子，其结果在理论上和应用中都具有重要的意义。     

冲击荷载作用下混凝土材料的细观本构模型

将混凝土材料看成是水泥砂浆基体和粗骨料颗粒组成的2相复合材料,假设水泥砂浆基体和粗骨料颗粒均为弹性、均匀、各向同性的,粗骨料颗粒为球形。基于Mori-Tanaka理论和Eshelby 等效夹杂理论推出了混凝土材料弹性模量的计算公式。在Horii和Nemat-Nasser提出的脆性材料在双轴向压应力作用下破坏的滑移裂纹模型基础上,运用细观力学方法推导了微裂纹对材料弹性模量的弱化作用以及微裂纹的损伤演化方程。建立了混凝土材料在冲击荷载作用下的一维动态本构模型,模拟曲线与实验曲线符合良好,因而可以用该模型模拟混凝土材料在冲击荷载下的动态特性。     

压电材料反平面界面裂纹的杂交元分析

基于奇异性电弹场数值特征解开发了一种新型反平面界面裂纹尖端单元。将新型单元与四节点压电P-S单元组装,求解从绝缘到导通的任意电边界条件下,压电结构反平面界面裂纹尖端电弹场的数值解。考察了层厚、载荷类型和裂纹面间电边界条件等对反平面界面裂纹尖端断裂参数的影响。算例证明新型单元能使P-S单元数显著降低,计算结果更为精确。     

Antiplane Problems of Periodical Rigid Line Inclusions between Dissimilar Anisotropic Materials

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＩｎｓｏｌｉｄｍａｔｅｒｉａｌｓ,ａｒｉｇｉｄｌｉｎｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎａｎｄａｓｌｉｔｃｒａｃｋａｒｅｔｈｅｔｗｏｅｘｔｒｅｍｅｃａｓｅｓｏｆａｆｌａｔｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ,ｗｈｉｃｈｌｅａｄｔｏｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ.Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｃｒａｃｋｓａｎｄｒｉｇｉｄｌｉｎｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｆｏｒａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓｒｅｃｅｉｖｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｗｉｔｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔ…     

A generalized self-consistent Mori-Tanaka model for predicting the effective moduli of the coated inclusion based composite materials

The weak point of the generalized self-consistent method (GSCM) is that its solution for the effective shear moduli involves determining the complicated displacement and strain fields in constitutents. Furthermore, the effective moduli estimated by GSCM cannot be expressed in an explicit form. Instead of following the procedure of GSCM, in this paper a generalized self-consistent Mori-Tanaka method (GSCMTM) is developed by means of Hill's interface condition and the assumption that the strain in the inclusion is uniform. A comparison with the existing theoretical and experimental results shows that the present GSCMTM is sufficiently accurate to predict the effective moduli of the coated inclusion-based composite materials. Moreover, it is interesting to find that the application of Hill's interface condition in volumetric domain is equivalent to the Mori-Tanaka average field approximation. This project was supported by the National Natural Science Foundation of China and China Postdoctoral Science Foundation.     

界面端应力奇异性与复合材料界面剪切强度细观实验分散性分析

复合材料细观实验方法主要有纤维拔出、纤维压力、纤维段裂和微球脱粘实验等四种；但这四种试验得到的界面剪切强度结果存在很大的分散性。虽经三十余年的研究和改进，仍未能消除。为研究分散性产生的原因，本文以轴对称界面端应力奇异性分析为基础，推导出求解四种试件界面端的特征值的特征方程，并给出了特征值随Dundurs常数的变化情况，由此发现用相同的纤维和基体制作的四种试件在界面端存在奇异性不同的应力场，从而阐明了四种界面剪切强度试验结果巨大分散性的产生原因在于纤维和基体间界面处的应力奇异性。     

A unified energy approach to a class of micromechanics models for composite materials

Several micromechanics models for the determination of composite moduli are investigated in this paper, including the dilute solution, self-consistent method, generalized self-consistent method, and Mori-Tanaka's method. These micromechanical models have been developed by following quite different approaches and physical interpretations. It is shown that all the micromechanics models share a common ground, the generalized Budiansky's energy-equivalence framework. The difference among the various models is shown to be the way in which the average strain of the inclusion phase is evaluated. As a bonus of this theoretical development, the asymmetry suffered in Mori-Tanaka's method can be circumvented and the applicability of the generalized self-consistent method can be extended to materials containing microcracks, multiphase inclusions, non-spherical inclusions, or non-cylindrical inclusions. The relevance to the differential method, double-inclusion model, and Hashin-Shtrikman bounds is also discussed. The application of these micromechanics models to particulate-reinforced composites and microcracked solids is reviewed and some new results are presented.     

广义双剪粘弹塑性本构模型在渤海海冰动力学中的应用

在连续介质力学基础上建立了一个广义双剪粘弹塑性海冰动力学本构模型。该模型在海冰屈服前采用Kelvin-Vogit粘弹性模型,考虑中间主应力和静水压力对海冰屈服的影响选用广义双剪应力屈服准则作为海冰屈服判据,屈服后采用相关联的正则流动法则。采用该本构模型对渤海海冰动力过程进行了48小时数值模拟,讨论了辽东湾海冰的厚度、密集度、冰速和主应力的分布规律,其中海冰厚度分布与卫星遥感资料符合良好,从而有效地验证了该广义双剪粘弹塑性本构模型在海冰动力学中的可靠性。     

CFRP加筋板剪切稳定性试验和数值分析模型研究

为研究数值模型对碳纤维增强复合材料(CFRP)加筋板面内剪切稳定性试验计算结果的影响,采用画框式夹具对CFRP加筋板进行了屈曲试验,获得了初始屈曲载荷和载荷-应变曲线;同时基于ABAQUS有限元软件建立了四种数值模型,分别进行线性屈曲和非线性屈曲分析,通过将计算结果与试验结果的比较,确定了有效的数值模型．在此基础上,通过对屈曲前、后有效区边界上的内力分布的比较分析,明确了夹具的传力效果、试件真实的受力状态,以及偏差产生原因．     

用电化学方法测试动脉模型壁面剪应力

应用电化学方法,对动脉模型Ｔ型分叉部位流场壁面剪应力进行测试研究。测试了对于现有理论分析和数值计算都比较困难的高雷诺数（ＲＥ＝１０００－２０００）流动流场的壁面剪应力,并且对苦干不同雷诺数及不同支管分流情况进行了系列测试。通过实验发现,此部痊同时存在高剪应力区和低剪应力区,确定了它们的位置和剪应力的大上。系列测试还显示：随着雷诺数的变化,无量纲管应力有一定的变化;而当支管分流变化时,无量纲剪应力的     

一种考虑剪切变形的平行四边形厚/薄板通用单元

根据Timoshenko二广义位移梁理论，构造了深梁位移场的插值函数。利用斜坐标系与直角坐标系的变换关系、有限条带思想和深梁位移插值函数，构造了一种考虑剪切变形的平行四边形厚／薄板弯曲通用单元的位移(曲率、剪应变、转角、横向位移)插值函数，导出了刚度矩阵和非结点荷载等效力。并对简支阍支方板、Razzaque斜板、四边简支斜交板弯曲进行了数值计算。算例表明此单元有较好的精度，对于薄板不出现剪切闭锁，可适应于目前桥梁建设中大量采用的斜交板桥结构分析。     

框支剪力墙结构在地震力作用下弹塑性分析的有限元方法

建立了框支剪力墙结构弹塑性分析的有限元模型,采用有旋转自由度的高精度平面单元分析钢筋混凝土墙体在地震力作用下混凝土开裂、屈服和钢筋屈服的破损过程,为钢筋混凝土框支剪力墙的抗震设计提供较精确的分析方法。