具有负泊松比效应蜂窝材料的面内冲击动力学性能

基于显式动力有限元ANSYS/LS-DYNA,研究了面内冲击作用下具有负泊松比效应蜂窝材料的动态冲击性能。在保证胞元壁长和壁厚不变的前提下,通过改变胞元扩张角,建立了内凹六边形蜂窝模型。具体讨论了胞元扩张角和冲击速度对蜂窝材料面内冲击变形和能量吸收能力的影响。研究发现,在冲击载荷作用下,内凹蜂窝材料的面内冲击性能依赖于胞元扩张角。胞元扩张角的绝对值越大,冲击端的平台应力越高。随着冲击速度的提高,蜂窝材料表现出更强的能量吸收能力。

弹性动力学反问题的数值反演方法

系统介绍了弹性动力学反问题中各种数值反演方法，包括各种近似下的线性化反演方法；非线性迭代反演方法；确定性和非确定性搜索的优化反演方法；大范围收敛的同伦反演方法以及多尺度反演方法．阐述了各类反演方法的原理、特点、适用范围和存在的局限性，指出了数值反演方法进一步研究的方向．

超深低温冷冻对大鼠骨力学性能影响的生物力学研究

目的:探讨不同时段超深低温保存对骨力学性能的影响。方法:以15%DMSO为低温保护剂,采用两步冷冻法,对SD大鼠股骨用-55℃的冷冻预处理,分为18d、180d和360d组,在-196℃液氮中保存,测试前用40℃水浴复温,按不同保存天数,每组股骨各10段,与新鲜对照组分别进行抗压和抗折实验。结果:骨压缩强度极限(MPa):对照组、18d、180d、360d组分别为(77.26±11.80)、(76.02±15.00)、(61.90±12.20)和(56.44±4.47)MPa。股骨弯曲最大挠度:对照组、18d、180d、360d组依次为(44.60±10.54)、(44.20±9.50)、(20.01±7.58)和(16.2±3.42)mm。结论:骨的抗折挠度,360d组与对照组有显著差异(P<0.01),表明骨的脆性增加。

形状记忆合金纤维在变轴力作用下的力学性能研究

对形状记忆合金纤维拔出的力学模型进行了探讨和简化。以一维的Liang-Rogers本构模型和Tanaka给出的指数型马氏体含量关系为基础,给定界面摩擦力的取值范围,并考虑其对纤维的作用,给出了恒温条件下加载和卸载过程中脱胶区纤维的伸长量与外载荷、摩擦力的关系式,及相关的系列曲线图,得到了界面摩擦力对形状记忆合金纤维力学特性的一些影响。由于余弦和指数模型得到的结果吻合良好,该文的变轴力模型具有一定的合理性。

髌骨骨折镍钛合金丝内固定的生物力学特点

背景:目前临床广泛使用不锈钢丝进行髌骨骨折内固定。根据镍钛合金的超弹性材料特性,设想改用镍钛合金丝进行固定,从生物力学角度,预期可获得更佳疗效。目的:评价镍钛合金丝环形加"8"字固定髌骨骨折的生物力学稳定性,并与不锈钢丝进行比较。设计、时间及地点:生物力学分析,于2002-07/2003-03在福建省骨伤研究所生物力学实验室完成。材料:新鲜、无病变、保留股四头肌肌腱和髌韧带的髌骨,为7名因车祸及其他外伤而截肢的成年男性患者自愿捐献。方法:股四头肌拉力以50,100,150,200,250,300N加载和卸载两种方式作用于受试髌骨,应用电测法测量不完全横形髌骨骨折未经金属丝固定、钢丝环形加"8"字内固定及镍钛合金丝环形加"8"字内固定后的髌骨前面应力。主要观察指标:镍钛合金丝内固定和不锈钢丝内固定对髌骨断面的加压作用。结果:股四头肌拉力从150N增加到300N时,不锈钢丝固定对髌骨骨折断面的加压作用由0.2894MPa剧增至0.4544MPa,增加57.01%;同样情况下,镍钛合金丝固定对髌骨骨折断面的加压作用则仅由0.2270MPa缓增至0.2851MPa,增加25.59%。当股四头肌拉力从300N降至150N时,不锈钢丝固定对髌骨骨折断面的加压作用由0.4365MPa骤减至0.2448MPa,减少43.91%;而镍钛合金丝固定对髌骨骨折断面的加压作用则仅由0.2316MPa减至0.1737MPa,减少25.00%。结论:与不锈钢丝固定相比,镍钛合金丝固定能对髌骨骨折断面提供持续的、小幅变化的加压作用。

冷冻温度对大鼠肌腱超微结构及力学性能的影响

目的 :探讨冷冻温度对肌腱超微结构及力学性能的影响。方法 :SD大鼠肌腱用不同温度冷冻处理 ,液氮保存 1w ,光镜和透射电镜观察 ;兔肌腱用 -5 0℃冷冻预处理 ,液氮保存不同时间 ,复温后行肌腱拉伸实验。结果 :-5 0℃组超微结构与对照组之间无明显差异。肌腱破坏荷载 (N) :对照组、实验组保存 1 8、1 80、3 60d后分别为 66.0 0± 1 9.49、65 .0 0± 7.0 7、5 4.0 0± 1 1 .40和 3 9.0 0± 1 .2 0。肌腱延伸率 ( % ) :对照组 ,实验组保存 1 8、1 8、3 60d后依次为 63 .5 0± 1 7.3 0、3 8.60± 0 .98、3 0 .60± 0 .47和 2 1 .90± 9.2 9。结论 :-5 0℃是肌腱组织最佳冷冻预处理温度。

长时段超深低温冷冻保存对兔肌腱力学性能影响的实验研究

目的 探讨不同时段超深低温冷冻保存对兔肌腱力学性能的影响。方法 以 1 5 %二甲基亚砜 (DMSO)为低温保护剂 ,采用两步冷冻法 ,对青紫兰兔肌腱用 - 50℃温度冷冻预处理 ,- 1 96℃液氮保存 1 8d ,1 80d ,360d ,测试前用 40℃水浴复温 ,进行肌腱拉伸实验。结果 肌腱破坏荷载 (N) :对照组 ,1 8d,1 80d,360d组分别为 66 .0± 1 9.49,65 .0± 7.0 7,54 .0± 1 1 .4和 39.0± 1 .2。肌腱延伸率 (% ) :对照组 ,1 8d ,1 80d,360d组依次为 63 .5± 1 7.3 ,38.6± 0 .98,30 .6± 0 .47和 2 1 .9± 9.2 9。结论 肌腱破坏荷载和肌腱延伸率 ,360d与对照组有显著性差异 (P <0 .0 1 ) 。

工科《理论力学》教材中“平衡"概念小议

对国内一些工科《理论力学》教材中“平衡”一词的定义提出疑问,认为这些定义不够全面,并就如何向学生讲解“平衡”一词的含义提出建议.

不同时段超低温保存对兔肌腱力学性能的影响

目的 :探讨不同时段超低温保存对兔肌腱组织生物力学性能的影响。方法 :以 15 %DMSO(二甲基亚砜 )为低温保护剂 ,采用两步冷冻保存步骤 ,对青紫兰兔肌腱进行维持温度 - 5 0℃的冷冻预处理 ,- 196℃液氮保存 18d、180d ,测试前用 4 0℃水浴复温 ,每组肌腱 8段 ,与新鲜肌腱对照进行拉伸实验。结果 :肌腱的破坏荷载在对照组、18d组、180d组分别为 (6 6 .0± 19.4 9)N、(6 5 .0± 7.0 7)N和 (5 4 .0± 11.4 )N ,各组肌腱的延伸率 (% )依次为 6 3.5± 17.3、38.6± 0 .98和 30 .6± 0 .4 7。结论 :经不同时段超低温冷冻保存的兔肌腱 ,拉伸实验的生物力学指标无明显差异 (P>0 .0 5 )。

横坑隧道涌水预测及其岩体力学分析

以横坑隧道工程为例,详细介绍洞口段Ⅲ类围岩高压富水带区域的涌水预测方法,并提出如何处理涌水的施工方案。从力学的角度采用莫尔库仑准则和断裂力学理论,具体分析涌水段岩石的破坏机理,由此确定涌水时岩石破坏的临界水压力,对实际工程中涌水预测,水压的确定以及涌水的防治具有指导作用。

冷冻温度对SD大鼠骨组织超微结构及力学性能的影响

目的 探讨冷冻温度对SD大鼠骨组织超微结构及力学性能的影响。方法 温度选择组分 - 4 5℃、 - 5 0℃、 - 5 5℃、- 6 0℃、 - 6 5℃和 - 70℃组 ,对SD大鼠胫骨进行上述温度的冷冻预处理 ,液氮保存一周 ,与对照组作HE染色和透射电镜 ;力学测试组用 - 5 5℃的冷冻预处理 ,液氮保存 18d组、 180d组 ,与对照组进行抗压和抗折实验。结果 电镜下 - 4 5℃组、- 6 5℃组、 - 70℃组部分骨细胞轻度水肿 ,骨细胞核有固缩现象 ,骨细胞膜不连续 ;- 5 0℃组、 - 5 5℃组和 - 6 0℃组骨组织超微结构得到较好保持。骨压缩强度极限 (MPa)对照组、 18d组、 180d组为 77 2 6± 11 80、 76 0 2± 15 0 0和 6 1 90± 12 2 0 ;股骨弯曲最大挠度 ,对照组 18d、 180d组为 4 4 6 0± 10 5 4、 4 4 2 0± 9 5 0和 2 0 0 1± 7 5 8。结论 - 5 5℃是骨组织冷冻预处理的最佳维持温度值。骨抗折挠度 ,对照组与 180d组有显著差异 (P <0 0 1) ,表明骨的脆性增加。

第十八届美国理论与应用力学大会总结

1会议概况2018年6月5—9日，第18届美国理论与应用力学大会(18th U.S.National Congress of Theoretical and Applied Mechanics,USNCTAM2018)在美国芝加哥召开.本次大会由美国力学国家委员会和中国力学学会联合主办，旨在探讨和交流近四年世界范围内在理论和应用力学领域的基础研究、创新技术的最新进展，吸引了来自世界各地的近千名专家学者参会，其中近300人来自中国.本次会议分为固体力学、流体力学、计算力学、生物力学和动力学与控制五大专题，并增设了博士与博士后职业发展研讨会和女性研究人员社交活动.大会由美国塔夫斯大学曲建民教授、美国西北大学Wing Kam Liu教授、浙江大学杨卫院士(中国力学学会理事长)和北京理工大学方岱宁院士(中国力学学会副理事长)担任共同主席.本次大会展现了中国科学研究在力学领域的雄厚力量，多数学者报告了近两年在国际前沿方向的研究成果.

工科弹性力学课程教学思考

工科弹性力学教学应以提高学生的力学应用能力为目的,从而提出弹性力学的教学改革,应重视基本理论的理解;重视公式的物理意义;重视方程求解的数值计算方法;加强理论联系实际方面的教学。将此思路贯彻在教学实践中,取得了较好的教学效果。

列车外圆弹簧疲劳损伤的非线性超声测试

进行了列车外圆弹簧在疲劳载荷作用下所产生损伤的非线性超声测试。对列车外圆弹簧进行疲劳加载,利用专门的非线性超声测试系统激发和接收透过弹簧的超声纵波。在相应的信号处理后,建立了声学非线性系数与弹簧疲劳次数之间的关系。实验结果表明,当疲劳次数小于150万次时,由于弹簧材料内部位错、滑移带等微观缺陷还没有形成足以产生显著非线性的积累,该非线性系数增长不明显;当疲劳次数达到150万次至300万次之间的疲劳响应期时,非线性系数增加明显,表明弹簧材料的内部损伤快速增加;当疲劳次数超过300万次时,弹簧材料的内部损伤积累速度减缓,非线性系数增加放缓。该研究表明列车外圆弹簧的疲劳损伤程度与其声学非线性系数直接相关,利用该方法可以为材料和结构早期力学性能退化的检测和评价提供一种有效的途径。

黏弹性双相介质参数反演的同伦方法

本文以介质的动态时域响应(位移、速度、加速度)作为反演的依据,对黏弹性双相介质的材料参数进行了反分析研究.根据附加条件,并考虑到由于测量误差和测量数据的不充分造成的反演问题的不适定性,将黏弹性双相介质的参数反演问题转化为非线性泛函的极小值问题,然后应用大范围收敛的同伦方法求出使泛函极小的根作为反问题的解.最后,以二维半空间黏弹性双相介质模型为例进行了数值反演分析,数值结果表明本文方法在参数的反演过程中目标函数稳定收敛,且具有一定的抗"噪声"干扰性能;与利用速度和加速度信息反演的结果相比,利用位移信息反演的结果具有较高的精度和抗噪声能力.

双相介质参数反演的混沌搜索方法

混沌运动能在一定的范围内按自身的规律不重复地遍历所有状态。利用这个特点 ,本文将混沌运动引入到双相介质参数反问题的研究中。首先利用边界元方法实现了由介质参数到地表位移的非线性映射 ,然后通过建立合成位移与实测位移的相关函数将参数识别问题归结为优化问题 ,最后利用混沌运动指导优化搜索求得介质参数。

弹性大变形问题中的应力状态描述、奇异性问题和余能原理

对弹性大变形理论中的3方面问题进行了综述.首先,对各种应变度量的共轭应力进行综述.大变形问题引起的应力状态描述的复杂性引起了许多学者的兴趣,对这个问题的研究也促进了大变形弹性理论的发展.在各种特定问题中,人们提出了不同的应力张量米描述应力状态,如Cauchy应力张量、第一类和第二类Piola-Kirchhoff应力张量以及Jaumann应力张量等.最近,第一作者提出了"基面力"的概念,可以描述不同应力张量的一些共同本质特征;和其它应力张量相比,用"基面力"描述应力状态更清晰、更容易理解.以"基面力"为出发点,对应力状态的各种描述进行了讨论和比较,给出了在各种边界条件下,用"基面力"表示的控制方程.其次,综述了大变形弹性力学中一些奇异性问题,包括橡胶类材料的裂纹和缺口尖端的应力奇异性、集中力作用点处的应力奇异性和楔体接触的奇异性问题.介绍用"基面力"的概念求解应力奇异性指数的方法,并和已有的研究结果进行比较.最后,回顾大变形弹性问题中余能原理的研究进展.此问题已经困扰着人们近百年.介绍了用"基面力"所描述的一种余能原理.

金属磁记忆检测法研究进展

金属磁记忆法不仅可以实现传统无损检测技术对宏观裂纹的测定,而且可以确定由于应力集中造成的损伤,进而实现对结构剩余寿命的评估。该方法具有检测设备轻便、操作过程简单以及缺陷识别判据直观等优点,易于工程应用。但作为一种新型无损检测技术,其测试原理的理论物理模型、测试结果的可靠性和定量化、测试信息的有效利用性等方面还存在许多争议和不确定之处。在简单介绍其测试原理基础上,列举了一些典型工程应用实例,并就该方法存在的问题和未来发展方向进行了探讨。

复杂变截面压杆屈曲载荷计算的传递矩阵法

从楔形和锥形压杆的微分方程出发 ,推得了楔形和锥形压杆的传递矩阵。其中 ,锥形杆的传递矩阵是解析解 ,仅用初等函数来表示 ;楔形杆的传递矩阵是半解析解 ,用贝塞尔函数来表示。这些传递矩阵可用于计算具有圆形和矩形截面的楔形和锥形压杆的屈曲载荷。用传递矩阵法对复杂变截面压杆屈曲载荷的实例计算结果表明 ,本文公式正确。该方法具有精确度高、力学概念清晰及简便易行的优点 。

黏弹性材料界面裂纹应力场奇性分析

研究两半无限大黏弹性体间Griffith界面裂纹在简谐载荷作用下裂纹尖端动应力场的奇异特性.通过引入裂纹张开位移和裂纹位错密度函数,相应的混合边值问题归结为一组耦合的奇异积分方程.渐近分析表明裂尖动应力场的奇异特征完全包含在奇异积分方程的基本解中.通过对基本解的深入分析发现黏弹性材料界面裂纹裂尖动应力场具有与材料参数和外载荷频率相关的振荡奇异特性.以标准线性固体黏弹材料为例讨论了材料参数和载荷频率对奇性指数和振荡指数的影响.