测定金刚石膜断裂强度及断裂韧性的力控制法研究

人造金刚石膜是一种新材料,断裂强度及断裂韧性是其主要力学性能指标,目前国内、外尚无相应的强度测试方法标准,一般采用类比陶瓷测定断裂强度与断裂韧性的方法进行,即采用位移控制法进行检测,基于金刚石膜是一种硬度比陶瓷更高的材料,本文首次提出对金刚石膜用一种力控制法进行检测,在试验时采用专用的弹性压力头加载,加载速度可调,加载平衡、可靠,收到了很好的效果。     

Reflection and refraction of attenuated waves at boundary of elastic solid and porous solid saturated with two immiscible viscous fluids

The propagation of elastic waves is studied in a porous solid saturated with two immiscible viscous fluids.The propagation of three longitudinal waves is represented through three scalar potential functions.The lone transverse wave is presented by a vector potential function.The displacements of particles in different phases of the aggregate are defined in terms of these potential functions.It is shown that there exist three longitudinal waves and one transverse wave.The phenomena of reflection and refraction due to longitudinal and transverse waves at a plane interface between an elastic solid half-space and a porous solid half-space saturated with two immiscible viscous fluids are investigated.For the presence of viscosity in pore-fluids,the waves refracted to the porous medium attenuate in the direction normal to the interface.The ratios of the amplitudes of the reflected and refracted waves to that of the incident wave are calculated as a nonsingular system of linear algebraic equations.These amplitude ratios are used to further calculate the shares of different scattered waves in the energy of the incident wave.The modulus of the amplitude and the energy ratios with the angle of incidence are computed for a particular numerical model.The conservation of the energy across the interface is verified.The effects of variations in non-wet saturation of pores and frequencies on the energy partition are depicted graphically and discussed.     

船用复合材料螺旋桨研究进展

复合材料具有比强度高,阻尼性能好及可调整纤维铺层以控制结构变形等优点.复合材料应用于螺旋桨将改善螺旋桨的推进性能和振动特性.通过对国内外复合材料螺旋桨研究成果的回顾、总结和归纳,得出了传统的算法已不满足复合材料螺旋桨的设计和预报要求,复合材料螺旋桨的设计和预报算法需考虑桨叶变形引起的空间流场变化的结论.分析了可借助纤维增强材料所具有的弯扭耦合特性,调整桨叶纤维材料铺层和桨叶结构形式来提高螺旋桨推进效率的规律性.总结了复合材料螺旋桨研究中的关键技术和复合材料螺旋桨设计流程,并指出了复合材料螺旋桨未来研究的趋势.      

摩擦接触问题的比例边界等几何B可微方程组方法

摩擦接触问题是计算力学领域最具挑战性的问题之一,接触系统的泛函具有非线性、非光滑的特点,导致接触算法的收敛性与精确性难以保证.因此将比例边界等几何分析(scaled boundary isogeometric analysis,SBIGA)与B可微方程组(B dierential equation,BDE)相结合,提出了求解二维摩擦接触问题的比例边界等几何B可微方程组方法.在比例边界等几何坐标变换的基础上,通过虚功原理推导了关于边界控制点变量的接触平衡方程,表示成B可微方程组形式的接触条件可被严格满足,求解B可微方程组的算法的收敛性有理论保证.此比例边界等几何B可微方程组方法(SBIGA-BDE)只需在接触体边界进行等几何离散,使问题降低一维,能精确描述接触边界,并可通过节点插入算法进行真实接触区域的识别.此外,由于几何建模和数值分析使用相同的基函数,节约了划分网格的时间.以赫兹接触问题和悬臂梁摩擦接触问题为例,通过与解析解及数值计算软件ANSYS计算结果进行对比,验证了该方法求解二维摩擦接触问题的有效性及高精度等特点.      

显式模拟类橡胶材料Mullins效应滞回圈

通过显式、直接的方法提出一个多轴可压缩应变能函数,用来模拟类橡胶材料在加载——卸载作用下,由于Mullins效应而产生的应力——应变滞回圈. 本文的创新点在于将表征能量耗散的变量引入到应变能函数.新的弹性势具有以下两个特点:第一,在加载情况下,新引入的变量不会对弹性势产生任何影响,因此,只要给出合适的形函数显式表达,3个基准实验,包括单轴拉伸和压缩,等双轴拉伸和压缩,以及平面应变,都可精确模拟;第二,新引入的变量在卸载情况下将被激活.在不同的卸载应力下,变量将发生改变,从而影响弹性势,使其最终产生不同的应力——应变关系卸载曲线,与对应的加载曲线共同构成应力——应变滞回圈.通过对Mullins效应实验数据进行分析和研究,得出了卸载形函数在不同卸载应力下变化的规律,并预测不同卸载应力下的应力——应变关系.最后,我们将得到精确匹配实验数据的数值模拟结果,从而证明本文方法不仅可以精确匹配至少3个基准实验,还可以模拟和预测类橡胶材料在加载——卸载作用下由于Mullins效应而产生的滞回圈.      

薄壁结构研究最新进展

 扼要阐述第四届国际薄壁结构学术会议(ICTWS-4)上各国学者在薄壁 结构研究中所取得的一些进展情况，以供我国有关研究人员参考.     

镍钛记忆合金自补偿磨粒磨损性能研究

研究了高临界温度镍钛记忆合金一维自补偿磨粒磨损特性.结果表明,在一定温度下,镍钛记忆合金在摩擦过程中具有形状恢复能力,从而产生一维磨损自补偿作用.超弹状态镍钛记忆合金具有热弹性马氏体相变、高阻尼、应力感生马氏体、超弹性、高应变硬化指数和时效弥散析出强化等特性,这使得硬度较低的镍钛合金的耐磨性能远优于硬度较高的淬火45#钢.利用超弹状态镍钛记忆合金的磨损自补偿作用可望开发出新型抗磨形状记忆合金产品.     

各向同性弹性力学求解新体系正交关系的研究

在弹性力学求解新体系中,将文献[3]对偶向量进行重新排序后,提出了一种新的对偶微分矩阵L,对于各向同性3维弹性力学问题发现了一种新的正交关系,文中证明了这种正交关系的成立,对于各向同性问题,新的正交关系包含文献[3]的正交关系。     

薄板小波有限元理论及其应用

利用样条小波尺度函数构造了常用的三角形和矩形薄板单元的位移函数,得到了利用小波函数表示的形函数。采用合理的局部坐标,对单元进行压缩,使单元在局部坐标区间上有其值,成功地推导出了分域的三角形和矩形薄板小波有限元列式。在此基础上,提出了弹性地基薄板的小波有限元求解方法。通过两个算例对薄板的挠度和弯矩进行了计算,数值结果表明,求解结果具有收敛快、精度高的特点。     

平面弹性力学问题的离散元法

根据离散元的基本原理,基于变形体的理论提出了适用于平面弹性力学问题的界面位移、应变和应力模式,建立了求解平面弹性力学问题的离散元方程和相应的迭代求解方法.通过界面位移可以简洁地将位移和力的边界条件引入离散系统的控制方程,也可以方便地求解节点位移.数值算例表明,与具有相同网格的有限元结果相比,离散元能同时给出精度相对较高的应力解和精度相当的位移解.