孔洞裂纹问题的一种数值方法

研究孔洞与裂纹的相互作用问题,通过把适于单一裂纹的Bueckner原理扩充到含有多孔洞多裂纹的一般体系,将原问题分解为承受远处载荷不含裂纹不含孔洞的均匀问题,和在远处不承受载荷但在裂纹面上和孔洞表面上承受面力的多孔洞多裂纹问题.于是,以应力强度因子作为参量的问题可以通过考虑后者来解决,而利用笔者提出的杂交位移不连续法,这种多孔洞多裂纹问题是容易数值求解的.算例说明该数值方法对分析平面弹性介质中孔洞与裂纹的相互作用既简单又有效.     

割口单向叠层板的拉伸应力集中与强度

基于剪滞理论,建立一种分层剪滞模型,分析了含割口的单向叠层板在拉伸载荷作用下的应力重新分布问题,获得了割口前缘完整纤维的应力集中因子.在此基础上,采用细观统计破坏理论,研究了割口单向叠层板的拉伸破坏强度,得到了与现有实验较吻合的结果.     

冲击载荷作用下裂纹动态响应的数值模拟

对垂直、剪切以及斜向等各种冲击载荷作用下裂纹的动态响应进行了数值模拟,得到了一系列随时间变化的动态应力场以及应变场图;根据其定义,计算出了相应的动态应力强度因子,进而分析了斜向载荷作用下裂纹起裂情况,并对最优断裂问题进行了阐述。     

超高速摄影中三面体铝合金转镜的空间结构强度数值分析

给出了3维弹性力学空间问题基本方程和有限元结构强度分析原理,分析了三面体铝合金转镜空间结构强度的力学特征,建立了有限元模型,分析了其在轴孔与轴的3种配合关系下的应力分布。结果表明轴孔严重削弱了镜体强度,而配合方式对转镜强度基本无影响。提出了减小转镜内部应力的无轴孔三面体铝合金转镜结构,在该结构下转镜强度提高了1.9倍,极限转速为原结构的1.7倍,适合于分幅式摄影系统。     

热力耦合作用下碳质千枚岩强度演化规律分析

温度场与应力场是影响碳质千枚岩地层引水隧洞围岩强度的重要因素。设定2因素4水平16组试验,依据单轴与三轴试验结果,探讨热力耦合作用下碳质千枚岩应力-应变曲线性态与破坏模式,得到了峰值强度变化规律;基于Mohr-Coulomb强度准则(M-C)与Heok-Brown强度准则(H-B),分别建立了热力耦合作用下Mohr-Coulomb-Thermal法(M-C-T)和Heok-Brown-Thermal法(H-B-T)两种破坏强度计算方法。试验结果与理论分析表明,随围压增大与温度升高,碳质千枚岩从脆性破坏逐渐转为延性破坏,黏聚力、单轴抗压强度和参数$n$随温度升高呈线性增大,内摩擦角受温度影响不显著。通过试验值与计算对比分析,M-C-T法和H-B-T法均能较好地量化热力耦合作用下碳质千枚岩强度演化规律;误差分析表明,前者计算误差为$-$28.5%~7.7%,后者为$-$8.9%~5.6%,H-B-T法计算结果离散程度较小,稳定性更高,且更偏向于安全。     

混凝土类材料动态压缩强度在多维应力状态下的应变率效应

对混凝土类材料动态压缩应变率效应研究的发展及问题进行了概述,对比不同应力状态下混凝土类材料动态压缩应变率效应的表现特征,揭示了不同加载路径下实测动态强度提高系数的显著差异。研究表明,在高应变率下,基于初始一维应力加载路径的试件将因横向惯性效应导致的侧向围压而演化至多维应力状态,传统霍普金森杆技术无法获得高应变率下基于真实一维应力路径的动态强度提高系数,在强度模型中直接应用实测数据将过高估计材料的动态强度。鉴于应变率效应的加载路径依赖性,将仅包含应变率的强度提高系数模型扩展至同时计及应变率和应力状态的多维应力状态模型,并结合Drucker-Prager准则在强度模型中给予了实现。针对具有自由和约束边界试件开展的数值霍普金森杆实验表明,多维应力状态下的应变率效应模型可以考虑应变率效应随应力状态改变的特点,从而准确预测该类材料的动态压缩强度。研究结果可为正确应用霍普金森杆技术确定脆性材料的动态压缩强度提供参考。

     

非均匀材料损伤破坏的多尺度耦合理论

为研究微损伤对非均匀材料宏观破坏的影响,建立了非均匀材料的三维微单元强度分布模型,在平均场模型和集团分担模型的基础上,根据模拟计算结果建立了邻近单元加权分担模型;采用细观统计的方法建立了微观损伤造成宏观破坏的概率函数及跨尺度敏感性函数.结果表明:材料的损伤分数和名义应力越大,破坏集团之间的距离越近,宏观破坏概率就越大;损伤分数较小时,材料的跨尺度敏感性随损伤分数增加而增大;损伤分数较大时,材料的跨尺度敏感性随损伤分数增加而减小;材料的跨尺度敏感性受体系大小影响,体系越大其敏感性越小.     

半平面双材料角界面应力奇异性分布规律的探究

论文对半平面双材料角受集中力问题的界面应力场作了深入的探究,特别着重于双材料角端点附近的界面应力的奇异性分布规律.论文通过对界面应力的严格解和渐近解[16]的比较,发现在双材料角界面端点邻近,严格解和渐近解的差是一个向端点衰减的微幅震荡分布的应力.这个向端点衰减的微幅震荡应力的起始点,称为转换点.自界面端点到转换点,严格解等于渐近解与微幅震荡衰减应力的叠加,称为渐近段.自转换点到无穷远,界面应力由严格解确定,是界面应力的基本段.在基本段内,渐近解单调变化并趋近于零,显著地偏离严格解.所以,转换点将界面应力曲线分成渐近段和基本段.文中讨论了渐近段界面剪应力奇异分布的特点,及半平面双材料角界面端点存在应力奇异性的条件.转换点的意义在于它是渐近段和基本段的过渡点.把转换点代入渐近段的渐近表达式,即可导出表征双材料角奇异性的界面剪应力强度因子与转换点的界面剪应力的关系式.这个关系式将有利于双材料角奇异性初始脱粘判据的研究和建立.     

用脉冲紫外激光预处理提高刀具的金刚石涂层的附着强度

采用脉冲紫外激光（XeCl,308nm）表面消融预处理方法以硬质合金为衬底制备了金刚石涂层刀具。利用压痕法对涂层结合强度进行了测试,得到了最佳预处理工艺条件。采用碳化硅增强铝合金材料对制备的金刚石涂层刀具进行了实际切削性能实验。实验结果表明：脉冲紫外激光表面消融预处理方法的采用对刀具的金刚石薄膜涂层附着强度的提高有很大的帮助。     

高剥离类钠离子3s2S—3d2电四极矩E2光谱跃迁的理论计算

利用全相对论性多组态Dirac-Fock平均能级方法系统地计算了高剥离类钠离子3s2S—3d2D(Z=14～103）电四极矩E2光谱跃迁的能级间隔,跃迁几率和振子强度,计算中考虑了核的有限体积效应,Breit修正和QED修正,所得结果和最近的实验数据及理论计算值进行了比较,计算结果表明：高原子序数的高荷电离子的电四极矩E2光谱跃迁的跃迁几率和中性原子的电偶极E1的相当,在ICF和MCF高温高密度激光等离子体中,电四极矩E2光谱跃迁过程不容被忽视。