螺旋弹簧临界屈曲失稳的平衡方程

目前,针对螺旋弹簧失稳现象的研究主要基于当量柱模型,将弹簧等效为柱模型,忽略其绕轴线的转动．该文建立了三维螺旋弹簧模型,通过曲线Frenet坐标系和主轴坐标系,建立了描述弹簧螺旋中心线的空间变形和截面扭转变形的平衡方程．采用小变形假设,通过对弹簧挠度变量采用Taylor级数展开,并忽略其高阶小量,平衡方程可以被简化为扭转角和弧长的函数,使获得方程的数值解成为可能．同时,讨论了作用于弹簧圆心位置的轴向力引起的弹簧约束端反作用力,为平衡方程的求解确定了边界载荷条件．该文的研究工作为进一步研究受压螺旋弹簧的后屈曲性奠定了基础．     

基于非傅立叶热传导半无限大体热冲击力学分析

在微观尺度下,陶瓷的热传导机理与宏观尺度下的热传导机理有较大的差异,由此产生的热应力与宏观尺度下的不同,本文针对热冲击条件下的半无限大体,基于非傅立叶热传导模型分析了温度场、应力场和单边裂纹的应力强度因子,并与基于傅立叶热传导模型分析的结果进行了比较.研究表明在半无限大体表面附近或裂纹较短时,基于非傅立叶热传导模型得到的应力最大值或应力强度因子最大值比基于傅立叶热传导模型得到的结果大,而在半无限大体内部或裂纹较长时,结果相反.     

电子封装中材料的几何尺寸对翘曲的影响

电子器件的封装技术是制约集成电路发展的关键环节之一。封装中各材料（基底、粘结层、芯片及封装材料）的几何尺寸、材料性能的差异引起的翘曲问题严重影响芯片的可靠性和焊接性能。本文采用数值分析方法,并考虑玻璃态转化温度（Tg）对材料性能（弹性模量和热膨胀系数）的影响,研究了尺寸变化对芯片翘曲的影响。分析表明基底与芯片厚度比和封装材料与芯片厚度比的变化对翘曲的影响较大,基底与芯片面积比和粘结层与芯片高度比的变化对整体翘曲的影响较小,本文结果为进一步封装设计提供理论依据。     

柴油机气缸盖多场耦合三维有限元分析

气缸盖是柴油机重要的零部件之一,在工作过程中承受着高温与交变的机械载荷,其强度是设计人员非常关心的问题。本文利用有限元分析软件MSC．MARC,对某柴油机气缸盖进行三维非线性有限元分析,在考虑各组件接触关系的基础上,计算了气缸盖在螺钉的预紧力、热载荷、爆发压力多场耦合作用下的应力场和位移场分布情况,为改进设计提供参考。     

带接头管道在内压与循环载荷作用下的棘轮行为研究

液压管道在服役过程中受内压和循环弯曲载荷的共同作用．管道经常处于非比例循环加载状态,尤其是在管道接头位置处,容易产生棘轮行为,对管道的服役寿命有不利影响．因此,本文采用充液管道悬臂弯曲加载方式,对管道在接头位置处的棘轮响应进行研究。首先通过管材实验确定了材料的非线性等向/随动强化模型参数,并通过应变的实验测量结果与数值仿真结果的比较,验证了本构模型的有效性,然后建立了悬臂管道的有限元模型,模拟分析内压水平,内压小幅脉动,管道壁厚等因素对管道棘轮行为的影响．通过对带接头管道棘轮行为的研究分析,为进一步完善液压管道的设计,提高液压管道的可靠性,提供一定的理论基础．     

粘弹性双材料界面裂缝的缝端位移场及动态断裂分析

本文研究的是经常在实际工程中遇到的粘弹性双材料界面裂缝的动断裂问题.由于粘弹性自身的复杂性,使得粘弹性双材料界面裂缝缝端应力的奇异性较弹性呈现出更为复杂的形式,从而使动断裂问题的分析变得更为困难.根据此情况,本文采用复阻尼理论反映粘弹性体的运动规律,用复势理论和平面问题复变函数解答的科洛索夫公式推导了粘弹性双材料界面裂缝缝端位移场及动态应力强度因子的求解公式,利用特解边界元进行了粘弹性双域耦合动力响应计算,按求得的公式用位移外推法计算了单边裂纹板在动荷载作用下的动态应力强度因子.分析了粘性,弹模比和缝长对动态应力强度因子的影响,得出了一些有益的结论.     

动态断裂力学的无限相似边界元法

对弹性动力学的相似边界元法进行了进一步研究,推导了相应的计算公式,并在此基础上提出了动态断裂力学的无限相似边界元法.与传统的边界元法相比,相似边界元法由于只需在少数单元上进行数值积分,大大减少了计算量.对动态断裂力学问题,无限相似边界元法由于在裂纹尖端的边界上设置了逼近于裂纹尖端的无限个相似边界单元,可直接得到裂纹尖端具有奇异性的应力,而不需要设置奇异单元,从而突破了奇异单元对应力奇异性阶次的局限.另外,还讨论了无限相似边界元法得到的无限阶的线性代数方程组的求解方法.     

利用纳米硬度试验法确定Cr/Cu梯度材料的变形特性

利用纳米硬度仪研究了在Cu基底上的Cu／Cr梯度膜的机械性能。梯度膜是通过将Cu靶和Cr靶同时溅射到Cu基底材料上，但两个靶的相对溅射功率随溅射时间变化而制备。利用Oliver and Pharr方法得到了膜随其厚度变化的硬度和弹性模量。然后利用加载／卸载／再加载的方法得到了在不同深度(即膜的厚度)压头平均压力与相对压人深度之间的关系曲线，在此曲线上可以明显反映出材料的屈服特性。     

固体薄膜/液体膜/基底层状结构中液体膜/基底界面不平整性对结构稳定性影响

考虑液体层较薄的情况下液体膜/基底间界面不平整对结构的稳定性,特别是固体薄膜稳定时的褶皱变形产生的影响。用一扰动函数模拟液体膜/基底间界面的不平整,计算固体膜受力变形前后结构能量的变化,进而分析其稳定性。取两个扰动函数的特例,具体分析了液体膜/基底间界面不平整对结构能量变化以及对结构平衡态的影响。结果表明,平衡时固体膜褶皱变形与原来假设液体膜/基底间界面为理想平整面所得的结果有很大不同。     

石墨烯弛豫性能的分子动力学模拟

分别采用REBO势和AIREBO势对单层和多层石墨烯的弛豫性能进行了分子动力学模拟,模拟了石墨烯在弛豫过程中的动态平衡演化过程.模拟结果表明,理想的自由状态下,单层石墨烯薄膜并非完美的平面结构,表面不完全平整,在薄膜边缘处出现明显的波纹状褶皱,而在薄膜内部褶皱并不明显,多层石墨烯边缘处的起伏幅度要比单层石墨烯的稍小.