无单元伽辽金法的并行计算

对无单元伽辽金法的并行计算进行了详细研究,并将其应用于弹性动力学问题。使用并行桶搜索算法进行节点搜索,使用并行几何搜索算法进行样点搜索,讨论了移动最小二乘MLS(Moving Least Squares)形函数及其导数的并行计算和方程组的并行求解,并利用多层图形划分实现负载平衡。最后给出了并行无单元伽辽金法应用于弹性动力学的计算流程和实例。计算结果表明无单元伽辽金法具有很高的并行性和很好的并行效率,对其进行并行计算具有非常重要的意义。     

形状记忆聚合物表面弹性薄膜的屈曲研究1)

形状记忆聚合物具有形状变化后在特定条件下可恢复的特点,因此作为一种柔性基底材料在柔性电子中得到广泛应用。对于形状记忆聚合物基底和弹性薄膜组成的双层结构,当 基底收缩时,其表面的弹性薄膜可以形成屈曲波形。针对基底收缩过程中波形的变化, 本文实验测得形状记忆聚合物材料在不同温度下的 属性,结合一维应变恢复函数,利用柔性基底表面薄膜屈曲波形参数(波幅、波长等)表达式,求解得到了在基底收缩的过程中,弹性薄膜屈曲波形的变化规律,和实验结果吻合很好。     

一维黏弹性声子晶体的色散与耗散关系

基于运动方程和广义麦克斯韦本构,推导了一维黏弹性局域共振型和布拉格散射型声子晶体的色散与耗散关系。结果表明:对于时间谐波传播问题,这两种声子晶体的色散关系中均不存在禁带,波的衰减完全依赖于黏性耗散和周期性调制,且周期性调制会增强这种耗散作用;相反,对于自由波传播问题,两种声子晶体的色散关系中均存在禁带,但在禁带之外,波的衰减仍需借助于黏性耗散和周期性调制。研究结果对于由高分子材料构成的层状复合材料中的应力波传播研究具有一定的意义。     

双肋式T形梁力学性能的理论分析

以能量变分原理为基础,考虑了剪滞翘曲应力自平衡条件、剪力滞后和剪切变形等因素,建立了双肋式T形梁广义位移的控制微分方程和自然边界条件,获得了相应广义位移的闭合解.进而以算例为基础讨论了自平衡条件、剪力滞后和剪切变形等因素对双肋式T形梁正应力和挠度的贡献.解析解与有限元数值解吻合更好,说明了本文方法的有效性.     

黏弹性理论中广义Maxwell模型的教学法及其在非晶态固体中的应用

黏弹性力学是固体力学研究的重要组成部分,如何开展黏弹性力学教学对于学生理解相关知识至关重要。本文以黏弹性力学最为经典的Maxwell模型为例展示整个教学过程：首先从基本黏弹性元件出发,推导Maxwell 模型及其广义表达式,然后结合非晶固体应力松弛实验曲线,从变形单元激活特征时间角度出发,将经典Maxwell模型应用于非晶固体变形,结合实际案例和计算练习来加深学生对于该模型的理解和应用。相比于传统黏弹性力学课程,本文考虑广义Maxwell模型中多个并联单元特征时间在对数时间尺度的Gauss分布形式,这对于非晶态固体的变形研究以及黏弹性理论的课程教学过程具有重要借鉴价值。

     

力法去弹性支座多余约束的一种处理方式

针对带弹性支座多余约束结构力法计算问题,在分析弹性支座计算特点基础上,提出一种解除弹性支座固定支点约束、保留完整弹簧作为基本结构一部分的去弹性支座多余约束处理思路,一方面便于利用原结构弹簧固定支点处已知的零位移条件建立形式统一、意义明确的力法典型方程,方程系数和自由项均为基本结构中弹簧解除约束点处的绝对位移;另一方面弹簧变形对计算的影响限于主系数,将弹簧看作附着于基本结构的轴力单元,主系数可由杆件弯曲变形产生的主位移与弹性支座柔度系数叠加得到。解除支座固定支点的去多余约束方式对拉压弹性支座、转动弹性支座及刚性支座均适用,可规范力法求解过程和提高计算效率。

     

椭圆形孔扩张弹性分析

圆孔扩张理论作为一种相对成熟的理论工具已经广泛运用于岩土工程中的各类问题,但是对于初始孔为椭圆孔的扩孔问题,圆孔扩张理论并不适用.基于保角变换的方法将原物理平面上初始椭圆孔洞的外部映射到像平面上的单位圆外部,将原物理平面上由于椭圆孔洞扩张所产生的位移边界条件转换到像平面上,利用平面复变弹性理论,得到初始椭圆形孔洞孔扩张的弹性解.将论文椭圆孔扩张的退化解与传统圆孔扩张的弹性解进行对比分析,验证椭圆孔扩张弹性解的正确性.续而,针对一算例详细分析了椭圆孔扩张的弹性力学特性.研究结果表明,椭圆孔的退化解与传统的圆孔扩张弹性解完全一致,椭圆孔在弹性扩张过程中长轴方向比短轴方向较难扩张,长轴方向需要的扩张压力比短轴方向的要大.此外,当扩张率a2/a1=0.11/0.1=1.1时,扩张的影响半径为10倍的孔径左右.     

橡胶弹性支座动态承载特性及其影响因素分析

基于复刚度理论,采用正交实验法,对风力发电机橡胶弹性支座进行动态性能实验,研究载荷频率、载荷幅值、预载荷诸因素对弹性支座动态性能的影响规律. 实验结果表明,橡胶材料的动态性能与载荷频率和幅值具有显著的相关性. 频率增加,橡胶弹性元件的弹性刚度和阻尼因子明显增大;幅值增加,弹性刚度减小,阻尼因子却逐渐增大. 对实验数据进行方差分析,表明载荷频率对动态性能的影响最大,其次是载荷幅值,预加载因素影响非常有限.     

基于Visco-SCRAM模型的侵彻装药点火研究

针对弹体侵彻过程中装药的安全性,基于黏弹性统计裂纹力学(visco-statistical crack mechanics, Visco-SCRAM)模型计算装药整体温升、装药裂纹摩擦生热以及弹体装药与壳体摩擦生热,考察这3种机制对装药温升的贡献以及侵彻装药的点火机制,得到了装药点火对应的弹体侵彻临界初始速度。结果表明：(1)装药与弹体内壁摩擦生热对装药温升有一定贡献,随着弹体初始撞击速度的提高,摩擦生热对温升的贡献逐渐增大;(2)黏性、损伤和绝热体积变化导致的装药整体温升对装药点火的作用有限; (3)裂纹摩擦形成热点是侵彻装药点火的物理机制;(4)采用Visco-SCRAM模型可预测低强度、长脉冲载荷作用下的装药点火响应。

     

构元组集损伤断裂模型及其与内聚区模型的比较

结构的响应实质上是材料的响应,宏观结构损伤至断裂的发展过程也是材料性质不断演化的结果.构元组集模型从材料的微观物理变形机制出发,基于对泛函势理论和Cauchy-Born准则,抽象出两种构元:弹簧束构元和体积构元.在微观层次上,结构损伤和断裂的实质都是原子间键合力减弱和丧失的结果,而弹簧束构元是同一方向上的原子键的抽象,因此损伤可以通过弹簧束构元的响应曲线来反映.组集两种构元的响应,建立了材料的弹性损伤本构关系,从而能一致描述材料从弹性到损伤、破坏的发展过程.将构元组集模型的本构关系嵌入ABAQUS的用户材料单元子程序UMAT,实现对结构响应的数值模拟.论文模拟了包含中心预制裂纹三点弯曲梁的裂纹扩展过程,并与内聚区模型比较,给出了内聚区模型所假设的应力-位移关系曲线,并从材料损伤演化的角度对材料裂纹扩展过程做出了物理解释.