复合材料桥纤维拔出的动态裂纹模型

在无限大正交各向异性体弹性平面上对复合材料桥纤维平行自由表面的内部中央裂纹提出了桥纤维拔出的动态裂纹模型。通过复变函数将其转化为Reimann-Hilbert混合边界值问题。求得了裂纹在坐标原点受载荷Px/t、Px2/t作用的解析解。利用这一解析解可通过迭加原理求得任意复杂问题的解。     

Asymptotic Axially Symmetric Deformations for Perfectly Elastic Neo-Hookean and Mooney Materials

For axially symmetric deformations of the perfectly elastic neo-Hookean and Mooney materials, formal series solutions are determined in terms of expansions in appropriate powers of 1/R, where R is the cylindrical polar coordinate for the material coordinates. Remarkably, for both the neo-Hookean and Mooney materials, the first three terms of such expansions can be completely determined analytically in terms of elementary integrals. From the incompressibility condition and the equilibrium equations, the six unknown deformation functions, appearing in the first three terms can be reduced to five formal integrations involving in total seven arbitrary constants A, B, C, D, E, H and k ², and a further five integration constants, making a total of 12 integration constants for the deformation field. The solutions obtained for the neo-Hookean material are applied to the problem of the axial compression of a cylindrical rubber tube which has bonded metal end-plates. The solution so determined is approximate in two senses; namely as an approximate solution of the governing equations and for which the stress free and displacement boundary conditions are satisfied in an average manner only. The resulting load-deflection relation is shown graphically. The solution so determined, although approximate, attempts to solve a problem not previously tackled in the literature.      

On the General Structure of Small on Large Problems for Elastic Deformations of Varga Materials II: Axially Symmetric Deformations

In Part I of this article, we have formulated the general structure of the equations governing small plane strain deformations which are superimposed upon a known large plane strain deformation for the perfectly elastic incompressible 'modified' Varga material, and assuming only that the initial large plane deformation is a known solution of one of three first integrals previously derived by the authors. For axially summetric deformations there are only two such first integrals, one of which applies only to the single term Varga strain-energy function, and we give here the corresponding general equations for small superimposed deformations. As an illustration, a partial analysis for the case of small deformations superimposed upon the eversion of a thick spherical shell is examined. The Varga strain-energy functions are known to apply to both natural and synthetic rubber, provided the magnitude of the deformation is restricted. Their behaviour in both simple tension and equibiaxial tension, and in comparison to experimental data, is shown graphically in Part I of this paper [1]. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

正交异性复合材料界面上反平面动态自相似扩展裂纹问题的解

采用复变函数论的方法，对复合材料界面上的裂纹扩展问题进行研究。并根据任意的自相似指数的断裂动力学问题，进行自相似求解，导出解析解的一般表示。应用该法可以迅速地将所论问题转化为Riemann-Hil-bert问题，并可以相当简单地得到问题的闭合解。文中分别对裂纹中心受阶跃载荷，裂纹面受到瞬时脉冲载荷作用下的界面裂纹扩展问题进行求解。得到了裂纹的位移。尖端的应力和动态应力强度因子的解析解。应用该解并通过叠加原理。就可以很容易的求得任意复杂问题的解。     

轴向移动系统的参数振动问题研究进展

对近二十年来轴向移动系统(移动弦，移动梁和移动带等)的参数振动研究进展进行了详细的评述，特别关注了轴向张紧力和移动速度随时间改变时轴向移动系统的参数振动特性和稳定性等问题。文章首先讨论了所研究问题的控制方程。然后详细说明了目前研究中人们较为关注的几个重点问题，如参数激励的形式，求解方法和所研究的问题等。接着在其后的两节中，分别评述了在张紧力和移动速度随时间变化时，轴向移动弦和轴向移动梁的振动问题近年来的研究进展，详细、深入讨论了模型的类型、张紧力和轴向移动速度随时间变化的形式以及在研究中使用的解题方法和系统的振动特性(振动响应、固有频率和动态稳定性)等；最后给出了在此领域今后研究中应关注的问题。     

复合材料桥连的断裂动力学模型

复合材料产生裂纹后，其纤维处形成“桥连”，这是一个不可避免的现象。由于桥连问题很复杂．在数学方法的处理上有很大困难，至今人们研究大多是桥连的静力学问题．而对其动力学问题研究得很少。为了便于分析复合材料的问题，将桥连处用载荷代替，当裂纹高速扩展时．其纤维也连续地断裂。只有建立复合材料的桥连动力学模型，才能更好地研究复合材料的断裂动力学问题。通过复变函数论的方法，将所讨论的问题转化为Riemann—Hilbert问题。利用建立的动态模型和自相似方法，得到了正交异性体中扩展裂纹受运动的集中力P及阶跃载荷作用下位移、应力和动态应力强度因子的解析解，并通过叠加原理，最终求得了该模型的解。     

动态扩展裂纹的若干反平面问题的研究

采用复变函数论,对反平面条件下的动态裂纹扩展问题进行研究。通过自相似函数的方法可以获得解析解的一般表达式。应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann—Hilbert问题,并可以相当简单地得到问题的闭合解。文中分别对裂纹面受均布载荷、坐标原点受集中增加载荷、坐标原点受瞬时冲击载荷以及裂纹面受运动集中载荷Px／t作用下的动态裂纹扩展问题进行求解,得到了裂纹扩展位移、裂纹尖端的应力和动态应力强度因子的解析解。应用该解并通过叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解。     

Symmetry Solutions for Transient Solute Transport in Unsaturated Soils with Realistic Water Profile

We examine solutions for solute transport using the convection-dispersion equation (CDE) during steady evaporation from a water table. It is common, when solving the CDE, to first approximate the volumetric water content of the soil as a constant. Here, we assume a reasonable function for the water content profile and construct realistic nonlinear hydraulic transport properties. Both classical and nonclassical symmetry techniques are employed. Invariant solutions are obtained for the one dimensional CDE even with a nontrivial background profile for volumetric water content.     

New Steady and Self-Similar Solutions of the Euler Equations

Exact steady and self-similar solutions of the Euler equations are considered, which possess the property of partial invariance with respect to a certain six-parameter Lie group. New examples of vortex motion of a swirled liquid in curved channels are presented. A classification is given for self-similar solutions of the reduced system with two independent variables, which admits a three-parameter group of extensions, whereas the initial system of the Euler equations possesses a two-parameter group.     

反平面动态扩展裂纹问题的研究

应用复变函数论，对反平面动态扩展裂纹问题进行了研究。通过自相似函数的方法可以获得若干问题的解析解。应用该法可以迅速地将所论问题转化为Riemann-Hilbert问题，并可以相当简单地得到问题的闭合解。通过叠加原理利用这些解，就可以求得任意复杂问题的解。     

丝束轴向变角度复合材料梁的弹性分析

丝束变角度复合材料具有变刚度的特点,因此其结构分析具有相当难度．本文采用状态空间法和微分求积法联合的半解析数值方法对丝束轴向变角度复合材料梁的弯曲问题进行研究．假设纤维方向角沿梁的轴向按照任意连续函数变化,选取位移和位移的一阶导数作为状态变量,建立了丝束轴向变角度复合材料梁弹性分析的状态空间方程,将状态变量对轴向坐标的导数采用微分求积法进行求解,进而可得问题的半解析数值解．通过与现有文献及ABAQUS计算结果的比较,验证了本文方法的正确性,并对微分求积法求解本问题的收敛性进行了分析．通过数值算例研究了纤维方向角沿梁轴向的变化对丝束轴向变角度复合材料梁的位移及应力分布的影响,研究结果可为该种结构的设计提供一定的参考．     

基于分子动力学的结合材料界面破坏准则

结合材料的破坏通常都是从界面或其附近发生的,但界面破坏的机理及其评价准则尚未十分清楚.采用分子动力学模拟方法,可以对结合材料的界面破坏过程进行模拟,从而获得结合材料的界面应力和界面破坏之间的关系.界面破坏可以分为奇异应力场作用下的破坏,和界面应力集中引起的破坏两种.虽然在分子动力学模拟中采用了高度简化的界面模型,但对界面破坏过程的模拟,仍可以帮助人们获得结合材料界面破坏过程的规律性认识.分别模拟远场作用下界面上存在初始裂纹和界面附近存在初始裂纹两种情况下的界面破坏,根据分子动力学模拟结果,提出了一个结合材料界面破坏的准则.     

正交异性体反平面问题另一形式自相似解的推导

正交异性体的反平面运动方程有几种表达方式，而以自相似解表达方式尤为简单。由于在弹性动力学问题的计算中可以获得解析解，使得考虑的问题相应地简化，并具有一定的普遍性，因此对自相似形式的解的推导具有重要的意义。本文针对这一问题进行研究，利用复变函数论的方法导出另一形式自相似解的一般表达式。应用该法可以很容易地将所讨论的问题转化为Riemann—Hilbert问题，而后一问题可以用同通常的Muskhelishvili方法求解，并且可以相当简单地得到问题的闭合解。这些解在断裂动力学以及弹性动力学问题当中具有重要的应用价值。     

功能梯度压电材料圆环位移和电势边值问题的精确解

圆环形的压电材料器件在智能结构中得到了广泛的应用。本文推导了横观各向同性功能梯度压电材料圆环在内、外边界上给定位移和电势情况下的一般解。极化方向在圆环的半径方向,材料常数的梯度方向也设定在半径方向,并可表示为半径r的幂,本构关系为线性。然后推导了压电圆环外壁固定、接地,内壁沿垂向有一微小位移、电势分别为余弦分布和均匀分布的问题的精确解,并计算了该问题在这两种电势情况下产生的无量纲形式的径向和环向位移、电势、应力及电位移沿径向分布的数值结果。计算中考虑了不同的材料梯度,以及内壁的位移与电势的不同比例。     

轴向变速黏弹性Poynting-Thompson梁参数共振稳定性

本文研究了轴向变速黏弹性梁的组合参数共振和主参数共振稳定性．梁的材料黏弹性本构关系由Poynting-Thompson模型描述．使用多尺度法渐近展开求解,导出了其可解性条件．根据Routh-Hurwitz准则给出了组合参数共振和主参数共振稳定性条件．考虑Poynting-Thompson模型退化到Kelvin-Voigt模型的情况．通过数值算例对两个模型进行了失稳边界的比较．     

粒状材料中水力劈裂的认识

水力劈裂在岩土工程、环境工程和石油工程中已得到很好地应用,但另一方面又会造成大坝渗漏破坏、浆液流失以及石油行业中经常遇到的浅水流动等严重后果。连续固体材料（如岩石）中的水力劈裂理论是建立在抗拉强度基础之上,对此,国内外的研究已经比较深入。而对于粒状材料中的研究尚处于起步阶段,仅有少数的试验和数值研究。本文综述了粒状材料中水力劈裂室内试验、现场试验、解析分析和数值模拟的研究成果,分析了当前研究中对这一现象认识的不足,并对今后可能的研究方向进行了预测。     

Asymmetrical dynamic propagation problems on mode III interface crack

By the application of the theory of complex functions, asymmetrical dynamic propagation problems on modeⅢinterface crack are studied. The universal representations of analytical solutions are obtained by the approaches of self-similar function. The problems researched can be facilely transformed into Riemann-Hilbert problems and analytical solution to an asymmetrical propagation crack under the condition of point loads and unit-step loads, respectively, is acquired. After those solutions were used by superposition theorem, the solutions of arbitrarily complex problems could be attained.     

内共振条件下轴向运动梁磁弹性超谐共振研究

以载流导线激发的磁场中轴向运动梁为研究对象,同时考虑外激励力作用,推导出梁的磁弹性非线性振动方程．通过位移函数的设定和伽辽金积分法,将非线性振动方程离散为常微分方程组．采用多尺度法得到系统的近似解析解．应用Matlab 和Mathematica 软件求解幅频响应方程,并对稳态解进行稳定性判定．通过具体算例得到前两阶假设模态的响应幅值随不同参数的变化规律．结果发现：系统在内共振条件下发生超谐波共振时,二阶假设模态幅值明显小于一阶;随着外激励的增大,多值解区域范围明显缩小;随着电流强度增加,振动幅值减小,表明载流导线能够起到控制共振的作用．     

横观各向同性材料轴对称问题基本解

从横观各向同性材料的基本解出发,用积分的方法得到了轴对称问题的基本解,对于材料特征Ｓｉ互不相等的两种可能情形都给出了表达式,因此,可直接退化得到各向同性材料轴对称问题基本解。