宏观塑性本构理论的近代发展

本文简单地回顾了近30年来宏观塑性本构理论的主要发展,给出了近代理论的一个粗略概况,并适当地加入了作者的一些看法和工作。

生物心瓣应力分布的非线性有限元数值模拟

采用八结点超参数板壳元，对猪主动脉瓣在闭合脉瓣载状态下的应力分布进行了非线性有限元数值模拟。分析了变厚度瓣膜的应力分布，发现厚度对应力分布有影响。接合边顶部，基底和侧边缘区应力较大。进一步分析了正常及具有几个散布钙化点的瓣膜的应力分布，发现钙化区域应力显著增大。

求解混合型裂纹应力强度因子的围线积分法

本文用复变函数理论推导出裂纹的辅助场，并用Betti功互等定理给出求解混合型裂纹应力强度因子的远场围绕积分法．此方法与积分路径的选择无关，用有限元法计算出远离裂纹尖端的位移场和应力场，就可通过计算绕裂端的围线积分，精确地给出混合型裂纹的应力强度因子KⅠ和KⅡ的数值解．

风沙两相流跃移层中沙粒相的速度分布

从单个跃移沙粒在气流中的运动方程出发导出了风沙两相流中沙粒相速度分布函数的Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ方程．对风沙流研究中几种不同的分布函数及其相应的统计平均值等基本概念给出了严密的数学定义，指出了不同分布函数之间的区别和联系．在略去铅垂方向空气阻力的情况下，给出了沙粒相速度分布函数沿铅垂方向的边缘分布，作为风沙流中跃移理论的主要基础之一．利用结果对前人在风沙流研究中发现的某些重要规律和现象进行了解释．

一种基于材料延性耗散模型的疲劳损伤研究方法

本文从疲劳损伤导致材料延性下降这一事实出发,采用疲劳损伤延展性耗散模型,对低周疲劳定义了一种新的损伤变量,并进行了实验测量研究。结果表明,新损伤变量具有明确的物理意义,测定方法简单,能直接与材料机械性能相联系。

二维静态及稳态冲刷24h后内皮细胞表面切应力分布的数值模拟

本文对静态及经过平均切应力τavg=12dyn/cm2 的流体稳态冲刷 2 4h后 ,内皮细胞 (EC)表面的切应力分布进行了有限差分方法的数值模拟。结果表明 :单个EC表面切应力分布是不均匀的 ,静态EC表面切应力的最大值为平均切应力的 1.8倍 ,最小值趋于零 ;经 2 4h稳态冲刷后 ,EC表面切应力的最大值为平均切应力的 1.3倍 ,最小值为 0 .8倍 ,应力分布明显均匀化。单个EC的R(高 /长 )值对切应力及切应力梯度分布有很重要的影响 。

焊接接头材料低周疲劳断口的分形分析

对16MnR压力容器用钢焊接接头应变控制的低周疲劳试验,运用计算机视觉系统测量疲劳断裂粗糙表面,用二维变差法(Variation Method)计算了断口(焊缝金属和焊接热影响区)的Hausdorff维数,发现其随循环滞回能的增加而降低,焊接热影响区断口的Hausdorff维数的变化比焊缝金属断口的Hausdorff维数变化大;建立了疲劳寿命同Hausdorff维数的关系,说明分形维数愈大疲劳寿命愈长。

离体胫骨的有限元分析

应力骨折是士兵、运动员中很常见的骨损伤，被认为是疲劳骨折。首先测量了士兵在齐步、正步、跑步三种步态下承受的地面载荷，然后用有限元方法分析了在这几种步态下胫骨中的应力分布。结果表明：士兵三种步态下脚底的作用力从小到大依次为齐步，正步和跑步（例如，垂直作用力最大幅值分别为７６ｋｇ，１１８ｋｇ和１４２ｋｇ）。在地面载荷作用下，胫骨中的应力分布是不均匀的，其最大值发生在膝下１／３处，正步和跑步时该处的应力水平分别为１１０ＭＰａ和１１５ＭＰａ。该处正是胫骨骨折临床最常见部位。这些结果给出了胫骨中的应力分布，证明了士兵胫骨应力骨折确是与其中应力水平密切相关的，载荷应力大者正是应力骨折发病率高者。

焊接接头材质和力学非均匀体低周疲劳特性研究

焊接接头是由母材区、热影响区和焊缝组成的材质和力学性质非均匀体,与均匀材料相比,有关非均匀体低周疲劳特性的研究还相当少,许多问题尚未完全搞清.本文通过16MnR压力容器用钢焊接接头的应变控制低周疲劳试验,采用宏观试验与微观分析相结合的方法,考虑了焊接接头材质和力学非均匀性的影响,对其疲劳特性进行了较为深入的研究,得出一些新的十分有意义的结论.

细胞力学实验技术研究

本文介绍了近年来现代生物力学领域内 ,细胞力学研究过程中所采用的各种实验技术 .并根椐实验方法的不同将其大致归纳为四类 :单个细胞加载实验技术 ,细胞介质间接及流变学加载实验技术 ,细胞基底应变加载技术 ,细胞分子学加载技术 .并指出细胞乃至分子的力学实验技术的进展将对细胞生物力学的发展起着决定性的作用 。

非均匀压电层状结构中Love波的传播

讨论材料参数沿厚度方向发生连续缓慢变化时的各向同性弹性基底上有一等厚压电覆盖层时Love波的传播性能。给出了压电层的厚度和基底材料的非均匀性对频散曲线的影响。

Wistar大鼠成骨细胞粘弹性与相对增殖指数关系的实验研究

本文利用微管吸吮技术 (Micropipetteaspirationtechnique) ,测量不同应变水平作用下Wistar大鼠成骨细胞的粘弹性。发现在细胞相对增殖指数最大时 ,细胞的粘弹性大于控制组 ,从细胞生物力学的角度证实细胞骨架参与细胞的增殖与分化过程。

圆管内包爆炸焊接的数值模拟

采用间隙元法求解金属圆管在爆炸焊接时的二维弹粘塑性大变形的接触问题，对圆管内包爆炸焊接的全过程作了详细分析，并对某一具体工程问题进行了计算，得到了爆炸焊接所需的最低爆炸压力（即最小装药量）．

锆－4合金高温疲劳断口分形特征二次电子线扫描法研究

采用二次电子线扫描法研究了锆－４合金ＲＴ、４００℃和６００℃下疲劳断口分形特征，指出锆－４合金疲劳断口是一种与晶粒尺寸相当的材料组织层次上的分形结构；随着断口分形维数的增大，相应的疲劳寿命单调递增。认为相同循环塑性应变幅下，随着试验温度升高，疲劳过程中蠕变作用加强，断口表面蠕变空洞和二次裂纹数量明显增加，断口表面粗糙度增加是疲劳断口分形维数增大的原因。

自体静脉移植术后24周血管的轴向及环向应力应变关系

本文研究了自体移植静脉的应力应变关系,将狗股静脉移植于股动脉,术后六个月切取移植静脉进行轴向及环向的单轴拉伸实验,并和正常股静脉的应力—应变关系进行了比较。结果表明,轴向移植静脉及正常静脉的应力—应变关系可表示为:T=C_1(e^(α_1(λ-1))-1)(T<10KPa)和T=C_2e^(α_2(λ-1))-β(T≥10KPa),环向应力—应变关系可表示为:T=C_3(e^(α_3(λ-1))-1)。移植术后的静脉与正常静脉相比,轴向和环向静脉的应力—应变曲线均向左移,移植术后血管管壁组织结构的刚度比正常静脉的大,比如,移植静脉和正常静脉轴向的α_2(mean±SD)的值分别为:34.06±7.30和19.21±2.35;环向的α_3(mean±SD)的值分别为:55.76±20.16和27.56±2.82。这显示了移植血管管壁组织在术后硬化的特性,同时移植术后血管轴向及环向方向上α值的变化不同表明移植血管的力学性质变化为各向异性的。

二维脉动流场中内皮细胞表面切应力分布的数值模拟

本文对三种生理相关的正弦入口速度波形的脉动流场内 ,VEC表面的切应力分布进行了有限差分方法的数值模拟。结果表明 :(1)脉动流场与稳态流场中内皮细胞表面的流场分布完全不同 ,脉动流场中内皮细胞表面的切应力变化幅值远大于稳态流场中的值。 (2 )同一时刻 ,每个VEC上的切应力分布是不均匀的 ,细胞形状影响其表面的切应力分布。 (3)在脉动周期的不同时刻 ,细胞表面的切应力分布也是不均匀的 ,切应力分布随时间的变化波形与入口波形相类似 ,但相位有所超前。 (4 )细胞的伸长主要取决于EC表面的最大平均切应力大小。(5 )本章的计算结果可以用于对Helmilinger实验现象的解释。

一种平板流动腔重力灌流系统的力学分析

本文分析了一种采用重力灌流的平板流动腔灌流系统，并根据实验结果确定出相应的阻力系数，获得平板流动腔剪应力、雷诺数以及入口长度与流体重力灌流高度的关系。

自体静脉移植血管的应力应变关系及其相关组织形态学研究

本文研究了自体移植静脉的应力应变关系 ,将狗股静脉移植于股动脉 ,术后 6个月切取移植静脉进行轴向及环向的单轴拉伸实验及组织形态学观测 ,并和正常股静脉、股动脉的应力 应变关系及组织形态学进行了比较。结果表明 ,轴向移植静脉及正常静脉、动脉的应力 应变关系可表示为 :T =C1 (eα1(λ-1 ) - 1) (T <10kPa)和T =C2 eα2 (λ-1 ) - β(T≥ 10kPa) ,环向应力 应变关系可表示为 :T =C3(eα3(λ-1 ) - 1)。移植术后的静脉与正常静脉、动脉相比 ,轴向和环向静脉的应力 应变曲线均向左移 ,移植术后血管管壁组织结构的刚度比正常静脉、动脉的大 ;比如 ,移植静脉和正常静脉、动脉轴向的α2 (mean±SD)的值分别为 :34 .0 6± 7.30、19.2 1± 2 .35和 11.68± 0 .2 636,环向的α3(mean±SD)的值分别为 :55.76± 2 0 .16、2 7.56± 2 .82和 2 3 .0 8± 1.2 74 1,这显示了移植血管管壁组织在术后硬化的特性。组织形态学的研究表明 ,移植术后血管的管壁材料组份及结构发生了变化 ,管壁弹性纤维含量与正常静脉相比无显著差异 ,但远低于正常动脉 ;例如 ,弹性纤维在正常动脉、静脉及移植血管中的含量分别为 (mean±SD) :4 8.9± 4 .3、19.6± 0 .6和 19.9± 2 .7,说明移植血管并未出现动脉化趋势。此外 。

三轴应力场中不同形状孔洞的长大及其新模型

对不同形状孔洞在从光滑试样到裂纹试样这样广泛三轴应力场中的长大规律 ,本文通过控制体胞宏观应力三维度的方法进行了精确的有限元分析 ,计算结果表明 :(1)孔洞的体积改变和形状变化是孔洞演化的两种基本机制 ,在不同的三轴应力场中 ,这两种机制的作用不同 ;(2 )现有模型对孔洞长大规律的描述是不准确的 ,由它们得到的临界孔洞扩张比参数 HGC与临界孔洞体积分数 f C不具备一一对应关系 ,因此不能很好地反映孔洞的实际扩张。在此基础上 ,提出了一个描述孔洞长大的新模型 ,与四种常用的现有模型相比 ,该模型不仅能更好地描述不同三轴应力场中孔洞的长大 ,而且能反映不同应力三维度水平下材料破坏模式的变化。

描述大应变率范围下材料响应的粘塑性本构模型

以位错动力学理论中的Ｏｒｗａｎ和Ｇｉｌｍａｎ关系为基础建立描述率相关材料非弹性响应的基本方程，选择材料准静态实验的单轴响应作为强化演化的规律，并考虑应变率敏感程度随变形产生变化的特性，建立了适用于大应变率范围内率相关材料的统一型粘塑性本构模型。对铝１１００－０在应变率范围１０－５～１０４ｓ－１内产生的有限塑性应变的单轴响应进行了理论预测，与Ｋｈａｎ和Ｈｕａｎｇ［１］的实验数据及模型预测结果进行了比较，结果表明本文模型具有较高的预测精度，在高应变率和较大应变下不容忽视率敏感参数随变形的变化。