过渡区气体微尺度流动的格子Boltzmann模拟

采用格子Boltzmann方法(LBM)对过渡区内的微尺度气体流动进行了模拟研究. 在已有滑移区微流动LBM模型中引入Knudsen层速度修正,选取合适的修正函数表达式并依据动理论确定了可调参数的合理取值. 在边界条件的处理格式上,采用了适合过渡区模拟的高阶滑移边界的替代格式来捕捉过渡区微流动的滑移速度,避免了直接求解高阶速度导数项的数值困难. 通过对两类不同的微流动进行模拟的结果表明:与数值解吻合得较好,尤其是对Kn>0.5微流动滑移速度的预测,与已有LBM的模拟结果相比有明显的提高.      

厚件压缩滑移线场的参变量积分问题

本文提出一种可使厚件压缩获得解析解的参变量积分方法.对传统数值计算找到了φ与y的函数关系,从而可用参量积分求得解析解.l/h=0.121的滑移线场算例表明参量积分结果与数值计算结果基本一致,在理论上表明厚件压缩滑移线场求得解析解完全可能.     

超高分子量聚乙烯膜轴向压缩变形结构的研究

继刚性聚合物经溶液液晶(如芳香族聚酰胺)或熔融液晶(如芳香族聚酯)纺丝制取高性能纤维获得成功后,利用冻胶纺丝等技术制取超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)高性能纤维的研究已取得突破性进展。这类纤维具有伸直链结构,大分子沿材料拉伸方向高度取向和结晶,显示出优异的抗张性能,具有很大的拉伸强度和模量。     

钢管混凝土桥墩考虑粘结滑移效应的非线性纤维单元

基于粘结滑移理论和纤维模型建立了一个新的钢管混凝土桥墩单元,以提高钢管混凝土桥墩非线性分析的计算精度和计算效率。该单元是建立在小变形假定的基础上,同时忽略了剪切变形和扭转变形的影响。基于纤维模型的基本原理,将截面划分为不同的纤维组成,每根纤维的特性由材料的应力-应变本构关系描述,对截面上钢管、混凝土以及粘结滑移本构关系进行积分可以获得单元的非线性滞回特性;根据有限单元柔度法的基本理论,采用力的插值函数使单元始终满足轴力平衡和弯矩平衡条件。对比模型的计算结果和试验结果,可以看出本文模型具有良好的数值稳定性和鲁棒性,可以准确地计算钢管混凝土桥墩在复杂荷载作用下的滞回行为。最后本文对模型的适用性进行了讨论,分析了误差产生的原因并指出了需要进一步开展的工作。     

Fe3Al有序度截留后的力学性能与价电子结构的关系

利用固体与分子经验电子理论(EET)对Fe3Al的两种晶体结构:03和B2的滑移能进行了计算,结果表明B2结构在室温下具有较低的滑移能,在较小的能量作用下,B2结构优先滑移,这预示B2结构具有较好的塑性.据此对D03结构的Fe3Al进行有序度截留(淬火处理)研究.截留后B2结构的Fe3Al材料的加工性能发生了显著变化,抗压强度和硬度下降.本文对比研究了D03和B2型Fe3Al价电子结构及其力学性能的关系,发现价电子结构与力学性能之间存在很好的相关性.     

体外预应力梁摩擦效应的非线性分析

构造了简单的体外预应力梁的摩擦单元,摩擦单元位于转向块和体外筋之间的角平分线上,能模拟转向块和体外筋之间的有摩擦或无摩擦滑移。考虑混凝土、钢筋和体外筋应力-应变的非线性关系,采用梁截面弯矩-轴力-曲率的三折线模型,探讨了体外预应力梁的性能。对简支梁和连续梁的不同因素进行计算,包括不同摩擦系数、不同体外筋和钢筋面积、不同偏心距以及对称和非对称荷载形式。计算结果表明,对于简支梁和对称荷载下的连续梁,承载力的摩擦效应可以忽略,最大预应力增量和挠度的摩擦效应不宜忽略,最小预应力增量的摩擦效应明显;对于非对称荷载下的连续梁,承载力、最大和最小预应力增量以及挠度的摩擦效应不可忽略。     

基于等效滑移与潜在硬化机制的多晶金属亚宏观弹塑性模型

将多晶材料中晶片之间与晶粒界面上的滑移作为消耗塑性功的主要物理机制,提出一个由亚宏观滑移系作为耗能构元的材料模型,并用功共轭方法得到了亚宏观滑移系的等效滑移剪切率.重新给出了滑移系自身运动硬化、潜在硬化及Bauscninger效应的力学描述,导出了本构方程.在探讨材料性质参数对后继屈服面形状及尺寸变化影响的基础上,论述了模型的基本性质.与以晶粒为基本构元的多晶体自洽理论比较,所得到的本构方程具有简洁的数学表达,而且能精确有效地预测多晶金属材料在复杂加载条件下的宏观弹塑性力学行为.     

考虑塔形滑移面的浅埋隧道松动土压力研究

以不完全拱效应为基础,对浅埋隧道松动土压力展开研究。与Terzaghi土拱效应理论的垂直滑移面不同,本文综合考虑国内外对滑移面形式的研究,采用塔形滑移面计算模型,同时考虑主应力旋转角的分布特征,给出松动区内大主应力与水平面夹角分布公式,改进了浅埋隧道松动土压力的计算方法;将塔形滑移面间松动土体侧向土压力系数定义为滑移面上法向应力与平均竖向应力之比,并给出计算表达式;建立出主应力转角与隧道顶部位移的数量关系,进而得到不同拱顶沉降允许值下的平均竖向应力计算方法。将本文松动土压力计算公式同国内外学者提出的计算方法对比,结果相吻合,验证了本文公式的合理性。对公式中主要影响参数(侧向土压力系数、隧道宽高比、相对变形量、滑移面倾角)进行了分析,结果表明:竖向应力?v随着深度z的增加而增加,土拱效应的发挥程度也随着深度z的增加而增大,但其增速逐渐放缓,当达到某一深度(土拱效应完全发挥)后,随着深度z的增加?v趋向于定值;侧向土压力系数K随着土体内摩擦角φ及滑移面倾角α的增大而减小;在一定范围内,随着隧道宽高比B0/h的增大以及相对变形量λ的减小,其表面的竖向应力随之增大。因此,适当的增大浅埋隧道顶部...     

以界面不滑移条件求解单层复合材料的横向弹性模量

对复合材料增强体和基体交界面的受力情况进行分析。根据交界面不会滑移的基本特点,假定增强体和基体沿交界面方向发生的应变相等,用解析法直接推导出单层复合材料的横向弹性模量计算公式。研究表明:横向弹性模量不仅是增强体、基体弹性模量与体积分数的函数,而且是增强体泊松比和基体泊松比的函数,但横向弹性模量的大小与增强体和基体的尺寸与形状无关;Reuss串联公式仅是该文公式的一个特例,前者只有在增强体和基体符合柔度的对称性条件下才成立。与一组实验数据进行对比分析,结果显示计算值与实验数据相对误差保持在10%以内。     

地震动力: 由巨观到微观——1999年台湾集集地震

决定地震发生时的断层破裂能量和了解一个断层带的孕育与发展都需要地震和地质数据的结合.在一个大地震的发生过程中,藉由地震仪的记录分析,了解地震断层破裂过程中其断层的几何破裂行为及其机制,甚至分析其运动学上的灾害行为.在地震源分析中文章作者将以上行为分析称为地震的巨观分析.而地震的微观分析,则是以探讨当地震断层及破裂前缘持续向前前进时,其所需的破碎能量及其形成的极小颗粒之断层泥的物理化学机制.此断层滑移带中的断层泥之物理机制、化学组成及地震断层滑移带厚度,皆为了解地震滑移时摩擦行为及能量释放的重要参数.地震的巨观及微观行为的结合分析,为地震学上重要的突破,使人们得以进一步了解地震破裂过程中的摩擦行为、温度及压力的变化,并探讨地震时造成的地表位移、速度及加速度行为.但断层滑移带的断层泥并不易获得,除非有清楚的深部断层几何,并能以深钻的方式取得断层泥材料进行分析.1999年7.6级的台湾集集大地震产生地表或近地表8—12m的滑移,此近地表的滑移是钻井容易达成的,因此提供一次难得的机会,得出大地震滑移带的断层泥了解大滑移断层的动力机制.而2008年四川汶川地震为另一了解此巨观与微观机制的地震.