SHPB系统圆柱形试件的惯性效应分析

在对分离式Hopkinson压杆 (SHPB)实验系统试件惯性效应分析的基础上 ,增加了界面摩擦做功对试件惯性效应影响的分析 .在理论分析的基础上 ,就如何减小摩擦效应、惯性效应对实验结果的影响 ,对SHPB试件尺寸比例的设计以及摩擦系数的选取作了进一步的分析 ,另外还对SHPB实验过程中 ,试件两端应力平衡情况做了初步的讨论 .

岩石破裂与渗流耦合过程细观力学模型

从岩石细观非均匀性的特点出发,应用弹性损伤力学、B iot渗流力学理论,对岩石破裂过程渗流-应力-损伤耦合模型进行了描述.算例表明,该模型能较好的模拟出岩石材料在水压和载荷作用下裂纹扩展路径不规则发展及稳态、瞬态渗流过程,裂纹扩展对渗流路径和流动过程起到明显的控制作用.

一种三维结构拓扑优化设计方法

采用传统的渐进结构优化方法进行复杂三维结构拓扑优化设计的迭代过程中,常在一些迭代步,结构上会出现少量小的孤立体,从而使得结构奇异,以致结构拓扑优化迭代无法进行.为了解决这个问题,首先,采用沿结构边界和孔洞周围附加人工材料单元的措施,将结构拓扑优化模型近似等效地转变为一个非奇异结构拓扑优化模型.然后,针对各向同性和拉、压特性不同的所有材料结构,提出了一种三维结构拓扑渐进优化方法和相应的算法.最后,给出了几个典型和复杂的三维结构的拓扑优化设计算例.算例表明该方法是正确和有效的,且具有广泛的工程应用前景.

多工况下连续体结构的多刚度拓扑优化设计和二重敏度过滤技术

针对多工况载荷条件下连续体结构拓扑优化设计的研究现状 ,以各载荷下对应结构的最小柔度作为目标函数 ,基于带权重的折衷规划法和SIMP密度函数插值模型 ,提出并建立了多载荷条件下线弹性连续体结构拓扑优化设计的数学模型 .对优化过程中出现的棋盘格式和网格依赖性等数值计算问题进行了研究 ,在此基础上提出一种二重敏度过滤技术 ,该方法能有效消除优化结构中的棋盘格式 ,并使优化结构体现出较好的网格无关性 .通过几个典型的算例证明了该文方法的有效性 .

雁形裂纹扩展的模型试验及断裂力学机制研究

通过相似材料模拟试验的方法研究了双轴压缩载荷作用下闭合雁形裂纹的起裂、扩展和岩桥的贯穿机理，得到了双轴压缩载荷作用下，不同方位雁形裂纹的开裂角、起裂载荷、岩桥贯通载荷及临界失稳载荷等重要的断裂力学参数．提出岩桥的破坏模式有剪切破坏、拉剪复合破坏和翼裂纹扩展三种．

橡胶类材料大变形本构关系及其有限元方法

讨论大变形拟不可压缩橡胶类材料的本构关系及有限元分析方法.采用乘法分解,将变形梯度表示成等容和体积变形两部分,在此基础上,推导了克希荷夫应力和格林应变表示的Yeoh 形式应变能橡胶类材料的本构关系及数值处理方法.为处理不可压缩问题,采用三场变分原理,其中静水压力,体积膨胀,以及位移均作为独立变量进行处理.并指出该变分原理同胡鹫津广义变分原理的联系.变形采用相容等参插值,压力及体积膨胀采用低阶插值,推导了详细的有限元列式.最后给出了两个数值算例,结果表明了该方法的有效与可靠.为这类材料的精确的有限元分析打下了良好的基础.

基于扰动状态概念的结构性粘土本构模型研究

考虑结构性粘土的本构模型研究中存在的问题 ,引入了DesaiCS的扰动状态概念 ,并对关键参数———扰动函数进行了扩展 ,增加了土体体积应变的影响 ,建立了结构性粘土的弹塑性扰动状态本构模型 .最后通过三轴不排水剪切试验对模型进行了检验 ,结果表明该模型反映了土体的变形特征 ,说明在类似条件下能较好的满足工程实际的要求 .

饱和土与衬砌动力相互作用的圆柱形孔洞内源问题解答

考虑饱和土与衬砌结构的动力相互作用,该文研究了内源荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应问题.将饱和土体和衬砌结构分别视为流固耦合介质和弹性均匀介质,通过引入势函数将位移控制方程化为二维轴对称波动方程.采用拉普拉斯变换,得到饱和土体位移应力的表达式及衬砌的位移应力的表达式.利用土体与衬砌结构之间的连续性条件和衬砌结构内边界上的边界条件,确定表达式的未知系数.采用逆拉普拉斯变换的数值方法,给出了问题的数值解.分析了饱和土中圆形衬砌结构随土体和衬砌结构参数变化的动力响应规律.

周期性点阵类桁架材料等效弹性性能预测及尺度效应

比较了D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法及均匀化方法对具有周期性结构的点阵类桁架材料等效弹性性能的预测结果.数值结果表明,D irichlet型和Neum ann型边界条件下的代表体元法所得结果随着参与模拟的单胞(微结构的最小周期)个数的增加,分别从上下界逼近均匀化方法的结果.对于一类具有特殊微结构的桁架材料,只需一个单胞即可充分逼近均匀化结果.指出产生尺度效应的判据是,对D irichlet型边界条件下的代表体元法,单胞公共边界处的节点支反力是否平衡;对Neum ann型边界条件下的代表体元法,单胞边界间变形是否协调.最后,我们证明了对于一类均匀化方法求解中没有广义自由度的桁架材料,其均匀化结果就是各构件性能按照体积份数加权平均得到.

岩样单轴压缩变形破坏与能量特征研究

基于在伺服试验机上得到的同直径不同长度大理岩样的单轴压缩试验结果,研究了尺寸对岩石变形破坏与能量特征的影响规律.结果表明,岩石长度对峰值应力前的轴向变形特性没有显著影响,但明显改变峰后的轴向变形特性;岩样长度对峰后塑性变形特性影响不大;直径一定时随着长度的增大,岩样破裂形式由竖向劈裂变为剪切破坏.随着长径比的增加,岩石破坏应变能呈幂律衰减趋势,且当长径比增加至2以后,便基本趋于恒定,不再明显减小;而岩石破坏能呈先减小后增大的非线性变化趋势.

无网格法在弹塑性问题中的应用

在弹塑性问题中引入无网格法 ,得到了弹塑性无网格法的控制方程 ;计算了中心裂纹板的塑性区分布以及极限荷载 ;

单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度分析

较好地解决了单自由度非线性随机参数振动系统的可靠性灵敏度问题 .应用四阶矩技术和Edgeworth级数把未知的响应和状态函数的概率分布展开成标准的正态分布的表达式 ,进而确定了系统的可靠度和可靠性灵敏度 ,并放松了随机参数的分布概型和激励类型 .

基于小波变换在线结构损伤检测分析研究

传统的傅立叶变换只能确定一个函数奇异性的整体性质 ,而难以确定奇异点在空间的位置及分布情况 .小波变换具有空间局部化性质 ,利用小波变换来分析信号的奇异性及奇异性位置和奇异度的大小是比较有效的 .在结构发生损伤时 ,结构的刚度发生了变化 ,因此结构动力响应的在线监测信号相应的发生了间断点 ,由于小波分析具有刻划信号局部特征的作用 ,通过对结构响应进行小波分解以后可以确定结构是否出现损伤以及确定损伤发生的时刻 .

不同温度热处理后砂岩三点弯曲的断裂特性

通过三点弯曲试验研究了不同温度影响下小尺度砂岩试件的断裂特性,证实温度的影响是明显的.125℃是个临界温度点,此时不仅砂岩的平均断裂韧性达到最大值,而且这时砂岩的裂纹扩展模式也发生了根本性的变化,即低温(低于125℃)热处理后砂岩的断裂以沿颗粒断裂机制为主;而高温(大于125℃)热处理后的砂岩的断裂以破断颗粒和沿颗粒的混合断裂机制为主.在100℃-150℃的温度范围内,砂岩的力学特性变得不稳定,这可能是由于粘土物质内部部分吸附水及层间水的蒸发使得粘土物质孔隙结构发生了变化及力学行为变得不稳定所造成的.从125℃到600℃,砂岩的断裂韧性整体有下降趋势,有约50%的降幅,这不仅与温度影响了粘土物质与矿物的胶结情况有关,也与高温处理后砂岩表面出现的热开裂有关,还与因矿物颗粒及粘土物质的热学性质差异导致冷却后存在的残余应力相关.

涂层/基体体系的界面应力分析

针对热防护涂层的承载特征,建立了涂层、基体体系的平面应变模型.以均匀应变差比拟热膨胀失配,基于最小功原理,推导了完整涂层/基体界面应力的级数解.分析结果表明,在自由端面附近,界面应力集中明显,其峰值达到了与涂层内拉应力相当的量级.涂层膨胀或收缩,界面正应力分别呈现压应力或拉应力状态,界面剪应力也发生方向交变.

盘式制动器摩擦界面接触压力分布研究

在考虑具有可变效应的移动热源影响、制动盘与片的弹性影响以及界面摩擦热流影响等的耦合作用下,建立了一个三维瞬态盘式制动器热-结构耦合模型,利用大型有限元软件ANSYS的非线性多场耦合分析方法,分别数值模拟了不同状态下的制动器摩擦接触界面上的压力场分布情况.发现制动接触压力并非均匀分布,而是与制动盘和片的变形、摩擦力以及摩擦热-结构耦合有关.

一种统一的多轴疲劳损伤参量

在分析多轴损伤临界面上的应变变化特性的基础上，根据多轴疲劳临界损伤平面原理，提出利用多轴临界面上的最大剪切应变幅与相临两个最大剪切应变值之间的法向应变幅所合成的vonMises等效应变幅作为多轴疲劳损伤参量，该参量不含有任何材料常数，不仅同时能够适用于多轴比例与非比例加载下，而且可退化成单轴的形式．经四种材料的试验验证，结果是令人满意的．

多跨管道流固耦合振动的波传播解法

采用Timoshenko梁模型提出了求解多跨管道流固耦合振动的波动方法.借助边界处的几何连续条件和力平衡条件,得到了波在固支、简支和自由三种端部条件下的反射模型;建立了波在中间弹性支撑处的散射模型;结合以上散射模型,得到了多跨管道流固耦合振动的频率特征方程;通过计算两端简支管道的临界流速,验证了所建立模型的正确性.最后,计算了一段40m长、七跨管道在三种工况下的前五阶固有频率.计算结果表明:波传播方法具有易于编程、执行效率高和计算精度高的优点.

泡沫铝填充薄壁方形铝管的静态弯曲崩毁行为

研究了泡沫铝填充的方形铝管的准静态三点弯曲行为.实验表明:泡沫铝填充有效地改变了铝管的局部崩毁变形模式;界面粘接提高了填充结构的抗弯刚度,但使结构易在较小转角下发生破坏.最后,基于实验提出了一个分析填充结构弯曲崩塌行为的理论方法,在小转角下给出了与实验相当吻合的结果.

正交各向异性弹塑性摩擦接触问题的数值求解

采用正交各向异性摩擦定律对三维弹塑性摩擦接触问题进行分析,基于参变量变分原理,经过有限元离散,将问题化为线性互补问题模型,之后给出一个求解互补问题的非内点光滑化算法.对三维接触问题,滑动方向的确定一直是个难点,为此,该文采用作者提出的组合规划法和迭代法对各向异性摩擦本构模型进行分析,数值结果说明了模型与算法的正确性.