不可压缩层合橡胶圆管径向膨胀的稳定性分析

研究由两类不可压缩的橡胶材料组成的层合圆柱形管道,在内表面受到突加的径向压力作用时的膨胀机理．建立了问题的数学模型;利用材料的不可压缩条件、边界条件以及圆管的径向位移和径向应力的连续性条件将相应的控制方程约化为一个二阶非线性常微分方程,并得到了该方程的首次积分．给出了管道拟静态膨胀和动态膨胀的定性分析,特别地,结合数值算例讨论了材料参数、结构参数以及径向压力对管道径向膨胀和非线性周期振动的影响．     

热超弹性材料中空穴增长的分岔问题

研究了受外加均布拉伸死载荷作用的不可压热超弹性材料中空穴突然快速增长的分岔问题.不同于外载荷较小的情况,不可压热超弹性材料球体中的预存微空在外载荷足够大时可以发生突然的快速增长,可视为一类分岔问题.给出了不同温度场下,不同初始半径的微空的增长曲线.预存微空的增长曲线相应于初始半径的极限是实心球体中空穴突然生成的分岔曲线.讨论了均匀和非均匀,升高或降低的温度场对空穴增长问题的影响;给出了预存微空能够发生突然的快速增长的临界载荷,得到了临界载荷与实心球体中空穴突然生成时的临界载荷之间的关系及临界载荷与温度变化之间的关系.     

Strati¯ed turbulence experimental platform and its application in innovative teaching practice

介绍了上海大学上海市应用数学和力学研究所湍流与环境流体力学实验室分层湍流实验平台的建设,以及基于此科研平台进行的LIF(laser-induced fluorescence)流动显示、PIV(particle image velocimetry)流场测量和PDA(particle dynamic analyzer)单点测量等教学实验结果,最后对此平台在研究生创新实践教学过程中的应用过程进行了介绍. 将学科建设的高级实验仪器设备用于流体力学实验教学和人才培养,研学结合,使高水平实验服务于教学改革并提高教学质量,培养高质量创新型人才.     

周培源先生学术思想初探

周培源先生是蜚声海内外的著名理论物理学家、流体力学家、教育家和社会活动家,是我国力学事业的奠基人之一. 他在爱因斯坦广义相对论引力论和湍流理论领域攻坚70余年,取得了卓越的成就. 通过周培源先生的生平、学术成就及学术品格方面的重要事迹初步探索周培源先生的学术思想,以共享这宝贵的精神财富.     

求解弹性力学问题的有理单元法

传统的位移有限元法采用多项式形式的位移试函数,对于边数大于4的多边形单元,构造满足单元间协调性要求的多项式形式位移插值函数是一件困难的工作。本文利用逆距离权插值的思想并考虑到单元节点的分布,建立了边数大于4多边形单元上的有理函数形式的形函数。利用有理试函数,采用Galerkin法推导出求解平面弹性力学问题的有理单元法。采用有理单元法求解弹性力学问题,求解区域根据需要可以划分为任意多边形单元,极大地提高了网格划分的灵活性。有理单元法不依赖等参变换,不同单元的形函数表达形式统一,方便计算程序的编写。     

有理宏单元法求解泊松方程

基于有理超限插值,提出了一种在求解域边界布点的全域求解数值方法——有理宏单元法。推导出了三角形及四边形单元的有理混合函数,划分单元各边的节点并选定各边上的插值函数,建立了三角形及四边形母单元的形函数。利用等参变换,将求解域影射到相应的母单元上,得到了求解泊松方程边值问题的有理宏单元方程组。通过将求解域划分为一个或多个宏单元,有理宏单元法可对任意形状的二维区域求解。作有理宏单元法解泊松方程边值问题的算例,验证了本文方法的有效性。     

铝箔力学性能的实验研究

铝箔已被广泛应用于电子工业,现又被用作锂电池正极集流体,因而对于铝箔的力学性能要求也在不断提高。通过表征和研究铝箔的力学性能(弹性模量、屈服强度、断裂强度等),能够为铝箔相关技术的可靠性研究提供必要的数据支持和理论指导,从而使铝箔得到合理和可靠的使用。本文运用微拉伸、纳米压痕和动态力学分析(DMA)实验,分别研究了不同厚度的H18态和O态铝箔的力学性能。结果表明两者的弹性模量均约为30GPa,仅为块材的一半;H18态铝箔材料的断裂强度要明显强于块材,而O态铝箔材料的断裂强度则明显小于块材;此外,H18态铝箔材料的屈服强度明显大于块材,O态铝箔材料的屈服强度与块材相仿。并且,随着厚度的增加,H18态铝箔材料的延伸率显著增大,但是仍远小于块材。通过扫描电子显微镜(SEM)对铝箔材料断裂形貌进行微观分析,发现铝箔的拉伸断裂方式为脆性断裂。     

有限尺寸下双材料界面附近裂纹位置对裂纹尖端的影响

随着复合材料的应用和发展,不同材料组成的界面结构越来越受到人们的重视.界面层两侧材料的性能相异会引起材料界面端奇异性,同时界面和界面附近存在裂纹会引起裂尖处的应力奇异性.因此双材料界面附近的力学分析是比较复杂的.论文建立双材料直角界面模型,在材料界面附近预设初始裂纹,计算了有限材料尺寸对界面应力场及其附近裂纹应力强度因子的影响.运用弹性力学中的Goursat公式求得直角界面端在有限尺寸下的应力场以及其应力强度系数.通过叠加原理和格林函数法进一步得到在直角界面端附近的裂纹尖端应力强度因子.计算结果表明,在适当范围内改变材料内裂纹与界面之间的距离,界面附近裂纹尖端的应力强度因子随着裂纹与界面距离的增加而减少,并且逐渐趋于稳定.分析结果可以为预测双材料结构复合材料界面失效位置提供参考.     

横观各向同性超弹性球壳的有限振动

应用有限变形动力学理论研究了一种横观各向同性不可压超弹性材料球壳在表面突加均布拉伸载荷作用下的有限振动问题给出了球壳振动的振幅和外加载荷之间的关系,得到了球壳振动的相图和近似的周期,讨论了球壳振动的振幅、相图及振动的周期和材料各向异性程度的关系.     

准连续体方法研究进展

准连续体方法是一种将连续介质方法和原子模拟相耦合的多尺度模拟方法。该方法巧妙地将分子静力学与有限元法相结合,在变形梯度较小的规则区域采用代表性原子作为计算点,以此为节点形成有限元网格,其周围其他原子的位置通过插值得到。代表性原子的引入,使系统原子势能的计算大大简化。自适应手段的应用,保证了材料缺陷核心附近原子尺度的细节描述。与其他纳米力学计算方法相比,准连续体方法具有计算精度高,计算规模大等优点。本文主要介绍了准连续体方法的基本原理及发展状况,归纳并总结了这一些优点及今后的发展方向。