大变形与损伤力学

本文介绍了大变形力学中的一些基本概念问题,和损伤力学(宏观的和细观的)近年来的进展和前景.     

薄蒙皮加肋圆柱壳的极限平衡

在弹性范围内计算加肋壳的方法,一般说来,是用正交各向异性壳作为计算模型来代替实际的壳.但这种方法在塑性范围内是不允许的,因为纵向肋与横向肋处于单向应力状态,且各满足互相独立无关的塑性条件.前文[2]讨论了加肋壳的一种计算模型,其中考虑了蒙皮的弯曲,而肋则用相当的集中面积来代替;求得了圆柱壳在对称变形情况下的极限条件.本文讨论了另一种计算模型,其中蒙皮只受薄膜应力的作用,但考虑应力沿肋高度的变化(故肋承受拉伸与弯曲);得出了圆柱壳在对称变形情况下的极限条件,用简支圆柱壳在均匀侧向与均匀四周液压作用下的算例,说明了所得极限条件对于求极限载荷的应用,并将给果与前文[2]进行了比较.     

在弹性及塑性范围内薄壁杆件稳定问题

弗拉索夫的彈性薄壁桿件平衡和穩定理論是建立在關於變形的兩個假設上,即截面中心线為剛性及中心面上剪切變形為零的假設。在這兩個假設的基礎上,沙倪金及梅綏路棉会討論在塑性範圍內薄壁桿件之穩定問題,在文獻[3,5]中,作者從簿殼在彈性及塑性範围的一般理論出發,利用數量級比較的方法來探討薄壁桿件的平衡問題,並證明了只有當薄壁桿件的縱向、横向尺寸及厚度滿足一定的數量级關係或載荷滿足一定的條件時,軸向變形ε_(11)才服從扇形規律。本文根據同樣的方法來探討薄壁桿件在彈性及塑性範圍內的穩定問題,研究弗拉索夫理論的適用範圍。區別了兩類不同的載荷情况(§1),得到不同的穩定基本方程。在第二類載荷情况下,當縱向分佈載荷為零時,彈性穩定基本方程與弗拉索夫的方程相符;當薄壁桿件受軸向或偏心壓縮時,塑性穩定基本方程与梅綏路棉的方程大致相符。文中指出梅綏路棉求折減截面方法的若干錯誤,並建議用“彈性解方法”來逐次近似。文末附有算例。     

复杂加载时材料的变形规律

在本文的第一部分(§§1—6)介紹了在复杂加载时超出弹性范围后应力与变形的关系式。这些关系式是在“等向假定”能正确反映材料性质这个假定之下,从理論上推出来的。文中指明,在映象向量空间中这些关系式可写成一个五項公式。在簡单加载时,这个公式就导致“微小弹塑性变形理論”的規律。对于某些特殊形式的复杂加载,这些关系式可以簡化。在“变形軌跡”的曲率很小的情况下,由于“滞后定律”复杂加载时塑性規律的形式最为簡单;在此种加载情况下可以利用最簡单流动理論之規律. 在本文的第二部分(§§7—11)介紹了赤銅管子試件沿着各种不同的变形轨跡复杂加载的試驗結果。試驗結果表明,等向假定与滞后原理是金属在复杂加载时的物理定律。由試驗作出了小曲率的变形軌跡,在軌跡上每一点应力向量与变形軌跡相切。对試驗技术作了簡略說明。     

具有刚性加强端的斜锥壳的渐近解法

本文在文献[1]、[2]的基础上,利用将内力及位移展开成k=(h/λ)~(1/2)及斜锥偏度参数m的双重渐近幂级数的方法,得出了斜锥壳的渐近解,同时以直角斜锥壳承受正压力情况为例,给出了它的应力计算分析表达式。 为了验证所给公式的精确程度,计算了斜锥壳薄膜应力的数值解,并作了两个斜锥壳试件的电测试验。结果表明,本文所得的渐近解的误差基本上在(h/λ)~(1/2)及m~2的量级范围內。 对于斜锥壳这类形状复杂的构件,直接求解薄壳基本方程是很困难的,数值解只能求出在给定尺寸时的解答,不能得出适用于一般尺寸的解析解,对具有小参数特点的构件,渐近解的优点在于能得到具有一定精度的应力分析表达式,便于工程设计应用。     

均值自洽理论与多晶本构模拟

本文提出了一种多晶体本构关系的近似理论分析框架——均值自洽模式,将仅适用于球形或椭球形固连夹杂均匀变形的Hill自洽模型推广到适用于任意形状夹杂(固连或滑错)的情况.立方体晶粒多晶体和界面可自由滑错球形晶粒多晶体的本构模拟结果表明了该理论的合理性与可行性.     

转印头在受压下的塌陷(英文)

可逆粘附是转移印刷中转印头重要的特性,在最近的实验中通过控制接触面实现可逆粘附.通过外加压力控制转印头的塌陷和其与基体的接触面使界面的粘附力达到3个量级的转换.建立的力学模型研究了在外压作用下转印头的塌陷和接触面积,接触面积与外压及长高比的关系对转印头的设计很有帮助.     

热弹性马氏体相变材料单晶体的细观力学统一本构模型

基于马氏体相变的晶体学理论和Hill Rice内变量本构理论 ,建立了热弹性马氏体相变材料单晶体的细观力学统一本构模型并对它进行了详细的讨论 .该本构模型能描述在复杂热力学加载条件下 ,热弹性马氏体相变材料微结构正向相变、反向相变以及重取向过程在单晶体中所表现出来的宏观本构特性 .理论预测与实验结果符合很好 .     

DOMAIN AVERAGE SCM AND CONSTITUTIVE MODELLING OF POLYCRYSTALLINE AGGREGATES

A theoretical framework for the approximate constitutive assembly of polycrystals,termed henceforth domain average self consistent method, is developed to extend to SCM ofHill to adhered or sliding aggregates of arbitrary grain shape. The legitimacy and usefulnessof the current theory are justified by the polycrystals composed of cubic grains and slidingspherical grains.     

页岩气高效开采的力学问题与挑战

页岩气是指赋存于富含有机质泥页岩中以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气,中国资源量丰富,地域分布广泛.页岩气开采能缓解我国常规油气产量不足、煤化石燃料引起环境污染等问题,已成为中国绿色能源开发的重要领域.尽管北美页岩气"革命"取得了成功,目前也仅有预期产量5%～15%的采收率.与北美地区相比,中国页岩气埋藏深,赋存条件差,自然丰度低,因此,高效开采面临更多的困难和挑战.近年来,围绕国家重大能源战略需求,瞄准技术发展前沿,学术界和工业界联合对页岩气高效开采的关键科学和技术问题展开研究.本文结合近三年四川、重庆地区的页岩气试验区块遇到的新问题,针对中国未来3 500 m以下深部开采的新挑战,如地质沉积、裂缝发育构造不同、上覆压力增加、水平应力场变化等新问题,介绍和总结了目前中国页岩气高效开采面临的力学科学问题,主要包括多重耦合下的安全优质钻完井力学理论和方法、水力压裂体积改造和多尺度缝网形成机制、多尺度渗流力学特性与解吸附机理等."深部页岩气高效开采"的研究面向国家重大能源需求,科学意义重大,工程背景明确,需要工程力学、石油工程、地球物理、化学工程和环境工程等多学科专家合作,开展理论研究、物理模拟、数值模拟及现场试验等综合应用基础研究,取得高效开采页岩油气理论与技术的突破.学科交叉是研究页岩气高效开采问题、突破技术瓶颈的桥梁,只有力学与石油工程、地球科学等学科实现深度交叉融合,才能更加有效地推动页岩油气等非常规油气资源的开发.