各向同性材料受各向异性弹性损伤时的应力应变关系

构造了具有主对称性的损伤影响张量,研究了弹性各向异性损伤时的有效应力,按照Lem aitre应变等价性假设,建立了弹性各向异性损伤应力应变关系,并引入了材料的有效柔度张量.由于应力应变关系应该具有对称性,因此要求有效柔度张量具有对称性.采用S idoroff的弹性能等值假设和弹性余能等值假设构造了材料的有效柔度张量.推导出损伤应变能释放率张量.推导了各向同性材料在受各向异性弹性损伤时的应力应变关系,分析表明,原为各向同性的材料,在受各向异性损伤后,表现出各向异性.     

任意坐标系中的各向异性损伤理论

本文通过对损伤效应张量的变换,使损伤理论扩展到各向异性损伤的领域,变换后的损伤效应张量克服了只适用于主应力方向的局限性,从而可应用于工程实际的破坏分析。纯扭试验证实了本理论在工程实际中的应用性和损伤参数的可测性,试验还表明各向同性材料的各向异性损伤特性,且应力、应变越大,各向异性越显著。     

受损介质变形非协调模型

当介质受损即内部存在微观几何缺陷时,将不能满足变形协调条件.从连续介质损伤理论出发,建立受损介质的变形非协调模型.首先由四阶损伤影响张量定义拟塑性应变张量,并提出假定:总应变由弹性应变和拟塑性应变两部分组成,且总应变是协调的;拟塑性应变不产生应力,只描述受损介质内部结构变化.最后算例中分别从考虑和不考虑损伤主值之间耦合作用两种情况讨论了二维情况下各向同性材料受各向异性损伤的变形非协调模型.该模型显著拓展了弹塑性模型描述能力,形式简单、物理意义明确,易于工程中应用.     

单轴各向异性左手材料中电磁波偏振特性研究

基于电磁场理论,推导了单轴各向异性左手材料中电磁波的传播特性,得出电磁波在各向异性左手材料中传播的条件限制.分析了正常材料和单轴各向异性左手材料界面处发生全反射现象和偏振现象情况,得到了与正常材料以及各向同性左手材料显著不同的结论,有特殊物理意义.     

考虑实测轮载及各向异性的沥青路面力学响应

为研究各向异性对沥青混合料轮载受力反应的影响,在实测轮载的基础上,采用有限元方法进行沥青路面结构层横观各向同性的弹性应力响应研究.以ANSYS有限元软件中的正交各向异性模型模拟沥青材料横观各向同性,加载实测非均布的轮胎-路面接地竖向压力及水平力,进行各向同性和横观各向同性条件下路面结构层的三向正应力以及剪应力的差异性分析.结果表明:沥青混合料各向异性特性对沥青路面结构层的竖向、横向和剪切应力基本无影响,但其对沥青结构层的行车向方向应力影响较大.目前我国采用的设计标准在弹性框架下不考虑沥青混合料的各向异性特征基本适用.     

粘性各向异性材料的本构关系及应用

根据弹性理论和流体不可压缩的条件分析了粘性各向异性材料、正交各向异性材料、横观各向同性材料的本构关系，导出粘性参η11，η22，η12；通过对层合板变形的研究，得出粘性各向异性层合板的膜应力和应变速率之间的关系厦其实际粘性参数^-η′ij，并对结果进行了讨论．     

统一强度双向渐进结构拓扑优化方法

在传统渐进结构优化方法基础上,采用统一强度理论提出了一种对各种性能工程材料普遍适用的统一强度双向渐进结构拓扑优化方法.该方法既可以对各向同性材料进行拓扑优化,也可以对实际工程中普遍存在的各向异性材料进行拓扑优化.算例表明,该方法不但适用于土建工程等脆性材料结构拓扑优化设计,而且在各向异性材料加工和模具设计领域具有广泛用途.     

极正交各向异性环形板的非轴对称屈曲

对于环形板，即使在轴对称载荷和边界约束条件下，也可能发生非轴对称的屈曲状态．本文利用VanKarman型方程作为控制微分方程来研究极正交各向异性环形板的非轴对称屈曲状态．分析结果表明：它是两个藉合的四阶变系数非线性偏微分方程组，并含有多个参数，如几何参数、材料参数、载荷参数等．文中采用打靶法计算屈曲临界载荷．     

正交各向异性弹塑性幂硬化材料Ⅲ型静止裂纹的尖端场

本文采用Hill弹塑性理论.合出正交各向异性材料Ⅲ型静止裂纹的尖端场,其结果表明:在裂纹尖端附近各向异性材料的应力应变奇异性与各向同性材料的结果相同.但它们的幅度受各向异性的影响.通过数值计算可以清楚地看出这种影响的结果并根据这些理论结果给出了合理的断裂准则.     

各向异性功能梯度材料平面断裂力学分析

借助弹性力学理论和断裂力学知识,探讨了两类各向异性功能梯度材料平面断裂问题.把弹性模量按任意函数形式连续变化的各向异性功能梯度材料平面断裂问题,归结为求解一类四阶变系数齐次偏微分方程的边值问题.考虑了泊松比及相互影响系数为常量,而拉压和剪切弹性模量按特定的指数函数形式连续变化的情况,又求得另一类四阶常系数齐次偏微分方程边值问题.最后对两类方程作进一步分析讨论,指出第一类方程普遍的理论意义和第二类方程在解决现实问题时的实用性.     

Finite element analysis for inclined wellbore stability of transversely iso-tropic rock with HMCD coupling based on weak plane strength criterion

The finite element analysis (FEA) technology by hydraulic-mechanical-chemical-damage (HMCD) coupling is proposed in this paper for inclined wellbore stability analysis of water-sensitive and laminated rock, developed basing on the recently established FEA technology for transversely isotropic rock with hydraulic-mechanical-damage (HMD) coupling. The chemical activity of the drilling fluid is considered as phenomenological hydration behavior, the moisture content and parameters of rock considering hydration could be determined with time. The finite element (FE) solutions of numerical wellbore model considering the chemical activity of drilling fluid, damage tensor calculation and weak plane strength criterion for transversely isotropic rock are developed for researching the wellbore failure characteristics and computing the time-dependent collapse and fracture pressure of laminated rock as shale reservoirs. A three-dimensional FE model and elastic solid deformation and seepage flow coupled equations are developed, and the damage tensor calculation technology for transversely isotropic rock are realized by introducing effect of the hydration and the stress state under the current load. The proposed method utilizing weak plane strength criterion fully reflects the strength parameters in rock matrix and weak plane. To the end, an effective and reliable numerically three-step FEA strategy is well established for wellbore stability analysis. Numerical examples are given to show that the proposed method can establish efficient and applicable FE model and be suitable for analyzing the timedependent solutions of pore pressure and stresses, and the evolution region considering the hydration surrounding wellbore, furthermore to compute the collapse cycling time and the safe mud weight for collapse and fracture pressure of transversely isotropic rock.     

弹性各向异性损伤

采用损伤影响张量,研究了弹性各向异性损伤时的有效应力,按照Lemaitre应变等价性假设,建立了弹性各向异性损伤应力应变关系,并引入了材料的有效柔度张量.由于应变应该具有对称性,因此要求有效柔度张量具有对称性.本文采用Sidoroff的弹性能等值假设和弹性余能等值假设构造了材料的有效柔度张量.推导出损伤应变能释放率张量.     

各种材料对称性下的二次弹性张量表示

正交张量的多重层积在刻划弹性具有不同材料对称性时的表示方面起主要作用,本文利用由文献给出的正交张量多重层积性质,首次具体构造了对应二次弹性(不必是超弹性)材料对称性表示问题的正交张量多重层积典则表示.在这个结果的基础上很容易求得了二次弹性张量在对应32种晶类的各种对称性及横观同性、各向同性下的表示,这些结果表明,对应二次弹性(及二次超弹性)这些对称性中共有14类是独立的(包括各向同性).     

混凝土材料损伤的数值模拟

本文采用各向同性损伤模型，利用有限单元法对混凝土材料损伤破坏发展过程进行了数值模拟，着重分析了裂缝尖端及附近，试件中心的应力、位移、损伤值的发展变化，力图掌握其损伤发展及裂纹萌生的规律及其产生的相关力学因素、数值计算结果与Ｓ．Ｅ．ＳＷＡＲＴＺ和Ｎ．Ｍ．ＴＡＨＡ的实验结果作了比较，二者比较吻合，初步表明了各向同性损伤模型的有效性和有限元法在研究脆性材料损伤破坏这一领域的实用性。     

用FDTD方法计算电磁波在各向异性介质中的散射

由于各向异性等离子体介质中的介质参数是张量形式,而在各向同性介质中为标量形式,故在研究各向异性等离子体与电磁波的相互作用与分析各向同性媒质的方法就不同.采用线性插值的方法给出各向异性等离子体介质中的FDTD离散式,编写了程序并进行了数值计算,给出与解析方法比较结果,两者符合的很好,并给出等离子体球的电磁散射的若干算例.结果可应用于等离子体的电波传播、天线等领域.     

Laplacian算子对重力梯度张量边界定位效果的探讨

重力梯度测量是一种近年来迅速发展的重力测量新技术,测量的是引力位的二阶张量,梯度张量的形态通常比较复杂,相对于重力异常而言,包含了更多异常体形态、位置、边界等方面的信息,对重力梯度张量进行研究,能对异常体形态、位置、边界等参数信息增强与定位。Laplacian算子是各向同性微分算子,具有旋转不变性,可以推广为运行于张量场上的算子,运用Laplacian算子法识别重力梯度张量异常体边界有比较好的效果,对于在水平方向线性比较强的模型边界识别效果较好,且在对线性边界定位准确性更高,且在顶点、角点处都有比较准确的定位效果。应用Laplacian算子法对几种有代表性三度体的重力梯度张量,进行异常体边界识别与定位效果的研究与探讨,以期对重力梯度张量的处理与解释提供一定参考。     

Rayleigh波传播速度的积分确定

Tanuma利用Stroh理论寻找出本构关系为Cijkl的、适用于静力问题的表面阻抗张量.本文引入四阶张量Cijkl代替材料本构关系Cijkl,将波传播的动力问题转变成静力问题,把关于Rayleigh波的本征值和本征向量的计算问题转变成表面动力阻抗张量的积分计算问题,用积分法求出包含波传播速度的表面动力阻抗张量,并利用该表面动力阻抗张量求出各向同性材料的Rayleigh波的传播速度.