残余界面应力对粒子填充热弹性纳米复合材料有效热膨胀系数的影响

根据黄筑平等人提出的基于“3个构形”的表/界面能理论,研究了热弹性纳米复合材料的有效性质,重点讨论了残余界面应力对纳米尺度夹杂填充的热弹性复合材料有效热膨胀系数的影响．首先,给出了由第一类Piola-Kirchhoff界面应力表示的热弹性界面本构关系和Lagrange描述下的Young-Laplace方程;其次,采用Hashin复合球作为代表性体积单元,推导了在参考构形下复合球内部由残余界面应力诱导的残余弹性场,并进一步计算了从参考构形到当前构形的变形场;最后,基于以上计算得到了热弹性复合材料有效体积模量和有效热膨胀系数的解析表达式．研究表明,残余表/界面应力对复合材料的热膨胀系数有重要影响．     

加捻纤维复合材料三维残余应力分析

本文提供一种对于含有加捻纤维束的复合材料由于固化而产生的热残余应力的分析研究.纤维束中的纤维经过加捻产生了一种螺旋形状,这种形状所产生的三维热弹性力学问题可以利用能量法获得解答.这个问题的热残余应力场可以表示为纤维、基体材料的性质以及纤维束几何参数的函数.纤维/基体界面上的残余应力(包括环向和径向的应力)都可以从这些分析中得到.本文分析的结果表明:加捻纤维束构成的复合材料,由于纤维的适当加捻,可以减弱由于纤维与基体各具不同的热膨胀系数而产生的热固化残余应力.     

玻壳成型过程诱导残余应力的数值预测

建立了玻壳压制成型固化过程中残余应力预测的数值模拟模型,采用平行平板间玻璃熔体的固化问题来描述成型过程中残余应力形成的机理,并假定材料为热流变简单粘弹性材料．基于板壳理论,将产品视为平板单元的组合,并采用有限元法来求解,这种方法可以象全三维计算一样一层层地计算残余应力,非常适合复杂形状的薄压制成型产品．最后通过实验比较验证了所提出的模型和方法．     

焊接过程瞬态温度场与残余应力场

本文根据焊接热传导及热弹塑性的研究现状,对如下两个问题进行了探讨.首先,采用非线性问题线性化的方法对非线性非定常温度场问题的边界元法做了改进,并将其用于焊接热传导分析:其次,提出“等放线膨胀系数法”考虑相变对于应力场的影响,并将其用于焊接热弹塑性分析.实例的数值计算结果与实测数据的对比分析表明本文方法行之有效.     

两炮喇叭口爆炸成形强化护环拐点离上端近时残余应力的解析解

对两炮喇叭口爆炸成形强化护环拐点离上端近的情况进行分析,采用轴对称圆柱薄壳有矩理论,构造新的位移函数,得出该情况下残余应力的解析解.这就为求解拐点上移后残余应力的解析解打下了基础,其在理论和工程实际中都有很大的价值.     

引用复变量伪应力函数来解幂硬化材料平面应力问题

本文引用复变量伪应力函数将幂硬化材料平面应力问题的协调方程化为双调和方程,从而使此类有强化材料的弹塑性平面应力问题能像线弹性力学平面问题那样采用复变函数法进行求解.本文推导出了幂硬化材料平面应力问题的应力、应变及位移分量的复变函数表达式,可推广应用于满足全量理论的一股弹塑性平面应力问题.作为算例,文中给出了含圆孔幂硬化材料无限大板单向受拉问题的解答,并和有关文献用摄动法获得的同一问题的渐近解进行了比较.     

各向异性材料界面周期刚性线夹杂的反平面问题

研究了两种各向异性材料界面含周期分布刚性线夹杂的反平面剪切问题。运用复变函数方法,获得了封闭形式解答,并给出了刚性线尖端应力场公式,从该文解答的特殊情形,可直接导出各向同性材料界面以及均匀各向异性材料中相应问题的公式,其极限情形与已有的结果吻合。     

韧性材料中的一个新的动态孔洞增长模型

本文提出了一个可用来描述韧性材料动态断裂过程的新模型.基体是由具有过应力形式的弹-粘塑性本构关系的材料构成.文中给出了在常等效应变率下的含孔洞材料的动态加载面及其相应的近似解析表达式.当材料单元经受球对称载荷作用时,本文的模型将退化为Carroll-Holt-Johnson模型.当材料的应变率敏感参数趋于零时,本文模型将退化为Gurson模型.本文的研究还表明,在一般情况下正交性法则是不成立的.最后,将本文模型与近年来Pan,Saje,Needleman和Perzyna等人所提出的含孔洞材料的粘塑性本构模型进行了比较.     

应变梯度塑性Ⅰ,Ⅱ型平面应力裂纹的有限元解

将塑性应变梯度理论应用于幂硬化材料的裂纹尖端场,得出在小范围屈服条件下平面应力Ⅰ型和Ⅱ型裂纹的数值解.与现有的渐近解比较发现,Chen等人的文中裂尖附近渐近解的有效范围是0.05l量级(l为材料特征长度),远离此有效范围,有限元计算出Ⅰ型和Ⅱ型问题的应力场都趋向于经典的HRR解.在塑性区内,有限元计算只得到了应力占优的结果.     

压电体中T应力项

探讨了横观各向同性压电体平面问题中裂尖的非奇异应力项．利用叠加原理和Plemelj公式，通过求解Rieman-Hilbert问题得到非奇异应力项．结果表明弹性常数，压电及介电常数影响着非奇异应力项的值．当压电材料退化为各向异性材料时，该值与在各向异性材料时所得结果一致．     

一类不可压缩材料平面应力问题的裂纹尖端场

本文采用完全非线性弹性理论,研究了一类不可压缩橡皮类材料[1]在Ⅰ型荷载作用下的平面应力问题.指出裂尖变形由两个收缩区和一个扩张区三部分组成.裂纹尖端应力、应变分别具有R-1、R-1/n的奇异性,当趋近裂尖时,厚度以R1/4n的方式趋于零,n为材料常数.     

复合材料对称层合板单向拉伸与面内剪切下的三维应力分析

本文给出了单向拉伸与面向剪切载荷下复合材料对称层合板中心区域的应力和应变沿板厚的数值计算分布规律。计算结果表明，在斜交对称辅层的层合板中心区域层间界面附近存在着层间边界层效应。层间界面处纤维走向的突变导致局部的三维应力状态和很强的应力集中。     

半无限带状各向异性材料的应力效应衰减估计

对带端面负载的半无限带状各向异性弹性材料建立了Saint-Venant原理.应用能量方法确立了应力效应衰减率的下界,得出了用各向异性材料的弹性常量表示的估计显式.最后,为了说明所得结果,对带端面负载、纤维偏离主轴的石墨-环氧树脂的衰减率给出数值实例.     

复合材料平面断裂中的J积分

本文采用复变函数方法,首先将裂纹尖端应力和位移代入J积分的一般公式得到了线弹性正交异性复合材料单向板复合型裂纹尖端的J积分的复形式,其次证明了该J积分的路径无关性,最后推出了该J积分的计算公式.作为特例,给出了线弹性正交异性复合材料单向板Ⅰ,Ⅱ型裂纹尖端的J积分的复形式,路径无关性和计算公式.     

双材料界面运动Griffith裂纹

本文分析了位于两个拼接的半无限各向同性弹性体界面上的运动Ｇｒｉｆｆｉｔｈ裂纹的应力强因子。     

平面应力状态断裂强度的椭圆准则分析

简要分析了近年来提出的一个断裂准则——椭圆准则的基本特征,导出了它在主应力坐标系下的基本方程.根据所导出的基本方程,获得了平面应力条件下椭圆准则理论断裂强度曲线的完整描述关系,并分析讨论了破坏发生的方位及断裂形式与材料本征力学性质参数之间的联系.与既有理论结果及实验现象的对比解释了椭圆准则在材料相关参数确定方面的局限性.当应力状态相关材料特征参数在拉伸区和压缩区均作为常数时,获得了铸铁和混凝土平面应力状态下的断裂强度曲线.与相关实验数据的对比表明,它们在拉伸区能较好地吻合,但压缩区的差异十分显著,进一步证实了材料特征参数随应力状态变化规律对椭圆准则发展的必要性.     

初应力下功能梯度磁电弹材料的Love波传播

研究初应力下含磁电弹覆盖层的半无限大功能梯度磁电弹介质中Love波的传播问题.在电磁学开路和短路的边界条件下,基于初应力下功能梯度磁电弹材料的运动方程,应力自由的表面条件和连续的界面条件得到了Love波的波速方程,为功能梯度磁电弹材料表面波器件的发展提供了理论依据.     

双材料接合半无限体三维矩形界面裂纹应力强度因子分析

基于体积力法,研究了双材料接合半无限体三维矩形界面裂纹的应力强度因子问题．在数值计算中,未知的体积力密度采用基本密度函数和多项式乘积的形式来近似,其中基本密度函数是根据界面裂纹应力的振荡奇异性来选取的．计算结果表明,基于本算法得到的数值结果其收敛精度和计算误差都是令人满意的．算例中,给出了应力强度因子随矩形形状及双材料参数的变化规律．     

圆柱正交各向异性圆管瞬态温度应力分析

Kardomateas关于圆柱正交各向异性圆管瞬态温度应力的研究(Journal of Applied Mechanics,1989,1990)存在公式推导错误,虽经勘误,但没有给出正确的数值结果.该文采用Mathematica计算克服了Bessel函数计算过程中的大宗量问题,采用统一的计算公式给出了一般温度边界条件下圆管温度应力场的解析解,并给出了正确的数值结果.