硅中90度部分位错双周期结构的运动特性

利用基于紧束缚势(TB)的分子模拟方法研究了硅中90度部分位错双周期(DP)结构的运动特性.详尽描述了该结构的左弯结和右弯结在一个周期内的运动过程.利用共轭梯度(conjugate gradients:CG)法计算得到了DP结构中左、右弯结的形成能.另外,在弯结运动过程的基础上,利用NEB(nudged elastic band)方法计算出了左、右弯结在一个运动周期内的迁移势垒,并且发现Si中90度部分位错的运动主要受弯结迁移势垒的控制.最后,根据位错运动的活化能理论分别得到了决定90度部分位错运动的长位错段和短位错段的活化能.     

不可压缩橡胶类材料裂纹尖端应力应变场*

本文对平面应变情况下不可压缩橡胶类材料裂纹尖端弹性场进行了有限变形分析.裂纹尖端场被分为收缩区和扩张区.借助于新的应变能函数和变形模式,推出了尖端场各区的渐近方程,得到了尖端场的完整描述.本文对奇异性作了讨论,得到了不可压缩橡胶类材料裂纹尖端应力及应变分布曲线,揭示了裂纹尖端应力应变场的特性.     

基于AVR单片机的万能材料试验机控制系统

采用AVR单片机AT90S8515作为控制核心,通过步进电机带动丝杠运动,利用光栅编码器、高精度力传感器、2个引伸计分别测量了位移、力及试件横、纵变形,在老式电子万能材料实验机上建立了新型计算机控制系统,可方便测定弹性模量和泊松比.     

稳恒扩展裂纹尖端的弹粘塑性场

采用弹粘塑性力学模型代替通常的弹塑性模型，对于I型和Ⅱ型问题，分别求得了不可压缩材料中平面应变动态扩展裂纹尖端的指数奇异性场和对数奇异性场，消除了弹塑性解中存在的塑性激波。通过数值计算，分别求得了两种奇异属性的分界线，建立起统一的裂纹尖端奇异性场。     

VISCOPLASTIC SOLUTION TO FIELD AT STEADILY PROPAGATING CRACK TIP IN LINEAR- HARDENING MATERIALS

An elastic-viscoplastic constitutive model was adopted to analyze asymptotically the tip-field of moving crack in linear-hardening materials under plane strain condition. Under the assumption that the artificial viscosity coefficient was in inverse proportion to power law of the rate of effective plastic strain, it is obtained that stress and strain both possess power law singularity and the singularity exponent is uniquely determined by the power law exponent of the rate of effective plastic strain. Variations of zoning structure according to each material parameter were discussed by means of numerical computation for the tip-field of mode Ⅱ dynamic propagating crack, which show that the structure of crack tip field is dominated by hardening coefficient rather than viscosity coefficient. The secondary plastic zone can be ignored for weak hardening materials while the secondary plastic zone and the secondary elastic zone both have important influence on crack tip field for strong hardening materials. The dynamic solution approaches to the corresponding quasi-static solution when the crack moving speed goes to zero, and further approaches to the HR (Hui-Riedel) solution when the hardening coefficient is equal to zero.     

基于递推公式的随机刚架结构可靠性分析

基于计算结构力学理论与递推公式相结合的方法,推导出随机刚架结构在退化成机构前各阶段的内力与结构处于初始状态时的内力关系. 因此,在基于随机有限元的可靠性分析过程中,不必反复修改刚阵和进行反向节点力的增加,在极限状态函数对设计变量求导过程中,导数形式只用到了原结构总刚度矩阵和原结构外载向量,这对编写电算程序是有益的. 应用所提的方法与其它基于随机有限元的可靠性分析方法所求得的结果是一致的,且大大提高了计算效率.     

不同铺层厚度复合材料的低速冲击特性与损伤模式研究

复合材料凭借其轻质、高强的特性逐渐在工程材料界占据重要地位,对于复合材料的冲击损伤的研究也一直吸引着诸多研究学者的关注．为表征不同铺层厚度复合材料层合板的抗冲击性能,利用自由落体冲击设备,进行了复合材料层合板的冲击实验研究．给出了不同冲击能量下的损伤模式,并利用位移、速度、接触力以及能量的时间变化曲线,深入分析了侵入和穿透两种损伤模式的特点．研究发现,随着铺层厚度的增加,复合材料在冲击过程中吸收的能量也随之增加．引入能量平衡法,基于体系的能量守恒定律,利用Newton-Raphson数值方法求解了侵入损伤模式下的接触力大小,通过实验结果给定挠度求解了对应的速率变化情况,并将理论结果与实验结果进行比较．     

弹粘塑性材料中Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场的构造研究

采用弹牯塑性力学模型,对弹粘塑性材料中Ⅲ型动态扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.在线性硬化条件下,裂纹尖端的应力和应变场具有相同的幂奇异性,奇异性指数由材料的粘性系数唯一确定.数值计算结果表明,运动参量裂纹扩展速度本身对裂尖场的分区构造影响很小.材料的硬化系数主导裂尖场的分区构造,但二次塑性区对裂尖场的影响较小.材料的粘性主导裂纹尖端应力和应变场的强度.同时对裂尖场的构造有一定影响.当裂纹扩展速度为0时,动态解退化为相应的准静态解;当硬化系数为0时,线性硬化解还原为相应的理想塑性解.     

蠕变硬化材料中Ⅱ型扩展裂纹尖端场特性研究

采用弹牯塑性力学模型,对蠕变硬化材料中平面应变扩展裂纹尖端场进行了渐近分析.假设人工粘性系数与等效塑性应变率的幂次成反比,通过量级匹配表明应力和应变均具有幂奇异性,奇异性指数由粘性系数中等效塑性应变率的幂指数唯一确定.通过数值计算讨论了Ⅱ型准静态扩展裂纹尖端场的分区构造以及裂纹尖端应力和应变场的特性随各材料参数的变化规律,结果表明裂尖场由材料的粘性和塑性共同主导.当硬化系数为零时裂尖场可退化为相应的HR场.     

形状记忆合金的热力学本构方程

利用形状记忆因子,直观地描述了形状记忆合金(SMA)实现其超弹性与形状记忆效应的热力学宏观过程.根据热力学基本原理并假设SMA为各向同性材料,建立了描述复杂应力状态下SMA热力学行为的三维本构方程.该本构方程具有直观的表述形式且所含材料常数均可以通过宏观实验测定,克服了现存SMA三维本构方程由于表述形式复杂和材料参数不易测定等因素而不便于描述复杂应力状态下SMA热力学行为的局限性.该本构方程还克服了现存SMA三维本构方程不能描述含初始应力和初始应变SMA热力学行为的局限性.数值结果表明,该本构方程能有效地描述复杂应力状态下SMA在实现超弹性和形状记忆效应过程中的热力学行为,为SMA的工程实际应用提供了理论基础.