磁电弹双材料中的螺位错

研究无限大磁电双材料中的螺位错问题。使用镜像位错法,得到了位错产生的弹性场、电场和磁场以及作用在位错上的像力。结果表明,两相之间的相互作用使得位错可以引起电场和磁场,这种现象对于单相磁电弹材料是不存在的。详细分析了压电-压磁双材料中应力场、电位移和磁感应强度的特性以及位错与界面的相互作用。     

磁电弹固体中弹性波传播问题的研究进展

简要介绍了磁电弹材料的特征和基本方程，评述了这类材料中弹性波传播问题的研究进展，主要包括表面波、界面波和导波等。     

轴向环形界面裂纹的弹性波散射

自从１９７９年Ｎｅｅｒｈｏｆｆ首次研究了加层半空间中有限宽平面界面裂纹对Ｌｏｖｅ波的散射问题以来，界面裂纹的弹性波散射问题为众人所日益关注。近年来在这方面已有了一系列的研究工作。     

湿热导致电子元件封装脱层断裂的分析

采用高聚物基复合物作为封装材料的微电子元件易受到湿气的侵入，在焊接过程中，由于温度和湿气的影响，引发电子元件的脱层断裂。对于湿热敏感的高分子材料，当考虑其由湿热的弹性断裂问题时，裂尖和能量释放率可以表示为一个积分表达式。运用有限元法，利用能量释放率的表达式，对不同的裂纹尺寸和封装材料厚度，计算了在不同焊接温度下能量释放率的曲线。对比能量释放率的试验数据，对电子元件的断裂进行了预测。     

超密实沥青混凝土Ⅰ - Ⅱ复合型裂纹扩展研究

为了研究低温地区超密实型沥青混凝土内部Ⅰ - Ⅱ复合型微裂纹扩展规律,基于Eshelby等效夹杂理论和最大周向应力断裂准则,建立了当复合型裂纹发生失稳型扩展时其内部微裂纹偏转角β与应力场之间的关系,并确定了扩展方向;建立沥青混凝土细观离散元模型,考虑沥青混凝土的黏弹性,分析了内部微裂纹β对复合裂纹扩展的影响规律. 研究结果表明:对二维平面问题,β的变化主要引起裂纹在沥青混凝土中分布状态的变化,在极大程度上造成了沥青混凝土的宏观有效弹性模量和剪切模量在时域内的减小;在常荷载作用下,β的增大造成了宏观裂纹孕育和扩展历程的缩短,还致使复合型裂纹由Ⅰ型裂纹逐渐转变为Ⅱ型裂纹;β的增大不仅使裂尖域内应力场发生一定偏转,而且导致裂尖域内应力场和衰坏区的减小.      

集中力作用下半无限长运动裂纹的分析

导出了集中力作用下半无限长运动裂纹的应力强度因子,建立了描述裂纹扩展速度较小时材料动态裂纹特性的数学模型,研究了材料动态断裂性能对裂运动的影响,得到一些有意义的结果。     

基于相互积分的应力强度因子数值分析

应力强度因子可反映裂纹尖端弹性应力场的强弱,是解决结构疲劳断裂问题的重要参数。工程上常采用有限元分析软件对各种复杂裂纹体进行数值模拟进而求解断裂问题。有限元分析软件ANSYS提供后处理功能可直接计算各种断裂参数。借助ANASYS计算平台,分别采用传统的位移插值法和基于相互积分的数值方法可求得张开型二维及三维裂纹应力强度因子。将数值分析结果与二维裂纹的解析解和三维裂纹扩展实验的测量结果进行对比分析后发现,基于相互积分理论求得的应力强度因子更为精确,这种优势在三维裂纹数值分析中更为显著。     

钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生仿真

为建立适用于钢桥面板U肋-盖板焊缝疲劳裂纹萌生分析方法,以Roe-Siegmund循环内聚力模型为基础,考虑混合加载模式下的内聚力参数转换,对ABAQUS进行二次开发,形成反映疲劳累计损伤的VUMAT子程序;通过试验数据获得了Q345钢材对应的焊接区域材料内聚力参数,基于Voronoi图法、焊接区域晶粒微观形态与力学特性建立了U肋-盖板焊缝焊趾处微观晶粒组织,并与宏观二维平面应变模型合并,模拟了多尺度疲劳裂纹萌生;结合等效结构应力法和线弹性断裂力学裂纹扩展理论,考虑初始缺陷形态和疲劳断裂临界标准反推了不同应力水平下的累积内聚力长度,进而得到疲劳裂纹萌生寿命的计算方法。分析结果表明：采用提出的方法模拟U肋-盖板焊缝焊趾裂纹萌生行为时,裂纹在焊趾处萌生并垂直于顶板表面进行扩展,形成了穿晶断裂模式,微观晶粒组织应力分布随裂纹萌生及短裂纹扩展而不断变化,且随着微观晶粒组织分布和力学特性的随机性变化,仿真结果中的短裂纹扩展路径细节与临界循环次数均不相同;反推得到的累积内聚力长度随初始缺陷形状比、长裂纹扩展临界深度、微观晶粒组织分布及其力学特性以及所处应力幅值的不同产生变化,考虑上述因素获取的累积...     

磁电效应研究的历史与现状

铁电磁系统是指在某一温度范围内同时具有铁电有序和铁磁有序的体系,两种有序共存耦合导致的某些特有的物理性质近来倍受关注.由于时这类材料磁电耦合性质的研究源于人们对磁电体磁电性质的研究,因此文章着重从实验和理论两方面对磁电作用研究的历史背景、铁电磁系统自洽耦合性质研究现状做了分析、概括,并由此时铁电磁材料预期的应用前景进行了展望.     

界面裂纹尖端场的有限变形分析

采用完全非线性弹性理论，研究了两类不同压缩材料形成的界面裂纹尖端场，通过将裂纹尖端场划分为收缩角区和扩张角区，得到并求解了裂尖场的渐近方程，揭示了应力、应变场所示的奇异特性。     

电磁材料弧形界面裂纹SH波散射的远场特性

分析了电磁材料弧形界面裂纹SH波散射的远场特性。根据波函数展开法将所研究的混合边值问题转化为对偶级数方程组,通过引入位错密度函数,进一步将问题归结为第一类Cauchy奇异积分方程。在此基础上,导出了远场散射模式（SFFP）和散射截面（SCS）的表达式,并详细考查了入射方向、裂纹张开角及载荷组合对远场散射特性的影响。研究成果对电磁构件的设计及电磁材料内裂纹的识别具有理论与应用价值。     

基于无单元伽辽金法的混凝土梁裂缝分析

混凝土材料的断裂过程具有非线性断裂特性，而无单元伽辽金法由于不需要单元网格，非常适用于分析非均匀材料的断裂问题。混凝土梁裂缝扩展分析利用无单元伽辽金法可以非常方便地调整节点分布的特点，通过增加裂缝节点和裂面边界的方法加以模拟。算例表明，利用无单元伽辽金法可以较准确地分析混凝土宏观裂缝的产生、扩展以及裂缝宽度变化。     

加铺层防裂材料使用效果影响参数的灰熵分析

在层间铺设防裂材料是防止加铺层出现反射裂缝的主要措施,防裂材料的自身参数对其防裂效果有重要影响。首先基于断裂力学理论,通过有限元程序计算了在车辆荷载应力及温度应力作用下加铺层裂缝尖端的应力强度因子,然后采用灰关联熵分析法分析了防裂材料的宽度、厚度、模量及黏结系数等参数对其防裂效果的影响程度。分析结果表明,防裂材料与上下层间的黏结性能是影响其防裂效果的最重要参数。     

Investigation on blanking of thick sheet metal using the ductile fracture initiation and propagation criterion

In metal forming processes such as sheet blanking, severe plastic deformation localizes in a narrow shear band near blanking clearance, and ductile fracture occurs at the final stage. Because the combinations of large nonlinear strain localization, displacement discontinuity and ductile fracture brought obstacles to numerical simulation, a ductile fracture initiation criterion model and an elasto-plastic finite element method (FEM) were presented to simulate localized severe plastic deformation. Initiation and propagation of cracks were treated by deletion-and-replacement approach. The distributions and developing trends of effective strain and damage were predicted, the influence of blanking clearance on fracture was discussed, and an experiment was performed to explore the forming mechanism.     

基于XFEM的混凝土开裂数值模拟研究

扩展有限元法(XFEM)是近年来发展起来的分析不连续问题(特别是断裂问题)的一种有效方法。介绍了扩展有限元法的基本原理,给出了采用扩展有限元法进行混凝土开裂、裂纹扩展分析的方法,最后采用扩展有限元法模拟了含初始裂纹的混凝土试件和重力坝的开裂扩展过程,分析了其位移、应力场分布规律。算例表明扩展有限元法在进行断裂分析时克服了常规有限元法的缺点,避免了常规有限元法在分析断裂问题时繁琐的前处理过程,不需要裂纹面与有限元网格一致,不需要在裂缝周围布置高密度网格,模拟裂纹扩展过程时不需要不断地重新划分网格,展示了扩展有限元法在裂纹扩展分析中的独特优势。     

Fiber concrete under temperature drop load with stochastic FEM

Plain concrete plate and fiber concrete plate subjected to temperature drop load were analyzed on stochastic finite element method （FEM）. It is found that fibers can enhance concrete ability to resist temperature drop load for improving concrete＇s fracture energy and deferring the crack process. It is found for concrete not to improve apparently its tensile strength and fracture energy is recommended to be its appraisal parameter.     

Torsion Failure Analysis of Galvanized Steel Wires for Transmission and Distribution Lines Based on ANSYS Numerical Simulation

This study provides a detailed failure analysis of galvanized steel wires(3 mm in diameter) for a 35 k V transmission and distribution line, which was carried out by combining the conventional material analysis methods with the finite element method(FEM). It is found that the failed material had good plasticity(5% in elongation),and under the soft torsion loading condition(0.75 in stress state soft coefficient), the ductile fracture should occur on the material. Additionally, the theoretical number of torsions calculated by the FEM was 26.2 times, while the actual number of torsions achieved by the test was only 2.2 times and the local fracture surface exhibited brittle fracture characteristics. The results showed that the local torsion brittle fracture of the material with good plasticity was caused by triaxial stress in the torsion condition, which led to the formation of cavity in the pulling stress area in the material's center, and the finite element calculation results indicated that the stress state soft coefficient at the cavity was distributed between 0.31 and 0.38, and the stress concentration at the cavity was more than twice the normal value. Besides, the Widmanstatten structure formed as the improper hot working process is the corresponding structural reason.     

Forchheimer方程参数量化及达西—非达西转变临界点

为探究岩体裂隙中水流的运动规律，基于真实岩体材料建立裂隙渗流模型，对裂隙中的渗流状态及渗流参数进行了研究. 区别于水泥、玻璃、亚克力、钢材等常见非石材类材质，选用天然大理石岩块为基材构建单裂隙渗流模型，开展不同隙宽（0.77、1.18、1.97、2.73 mm）的渗流试验，考察压力损失与流量的关系，探讨达西—非达西流转变的临界点及Forchheimer方程的参数量化问题. 研究结果表明:隙宽为0.77 mm时压力梯度与流量基本呈线性达西关系，随着隙宽和流量的增大，二者呈现出明显的非达西特征，可用Forchheimer方程描述；Forchheimer方程的粘滞项和惯性系数均可表达为隙宽的幂函数，引入雷诺数对惯性项系数进行修正可以减少误差；提出以压力梯度-流量曲线的斜率变化特征来判断达西—非达西流临界点的方法，并在本试验中得到了验证.