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2014年 35卷 6期
刊出日期：2014-12-28
论文
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509 轴向拉伸下氮化钛纳米杆变形机制及力学性能的分子动力学研究
贾慧灵;李沼希;刘学杰;齐岩
本文使用分子动力学软件包lammps并采用第二近邻改进型嵌入原子法(2NN MEAM)模拟了单晶氮化钛纳米杆的轴向拉伸破坏过程，分析了分别沿[100]、[111]晶向的不同截面尺寸、不同拉伸应变率、不同温度下的氮化钛纳米杆的力学性能，详细描述了氮化钛纳米杆拉伸变形过程。研究发现, 拉伸晶向、截面尺寸、拉伸应变率及温度均会对TiN纳米杆的拉伸变形过程及屈服强度、弹性模量等力学性能产生不同程度的影响。 沿[100]晶向的拉伸，截面尺寸越大，屈服强度越低；而沿[111]晶向，截面尺寸越大，屈服强度越大。应变率越大，屈服强度及屈服应变越大，但对于弹性模量几乎无影响。温度越高，材料的屈服强度、屈服应变及弹性模量越小，断裂应变越大。不同拉伸条件下的氮化钛纳米杆的拉伸过程均包括弹性变形、塑性变形与断裂阶段。[100]晶向的弹性模量都要高于[111]晶向。
2014 Vol. 35 (6): 509-516 [摘要] ( 774 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 1094 )
517 地磁场作用半平面铁磁结构广义Flamant问题的弹性变形扰动静磁场解
时朋朋
采用Fourier变换方法对广义Flamant载荷作用半平面铁磁结构弹性变形诱导的静磁场分布进行求解，得到的表达式经退化与集中力作用情形的扰动静磁场分布表达式相同。数值结果表明, 载荷分布形式通过影响结构的弹性变形进而影响扰动磁场分布的形貌和大小，扰动静磁场分布的形貌与载荷极大值的分布区域有直接关联，扰动静磁场分布的最值与作用力的大小正相关；扰动静磁场强度的法向分量的最值随着与结构表面的距离的减小而增大，随载荷分布尺寸的增大而增大。
2014 Vol. 35 (6): 517-526 [摘要] ( 690 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 642 )
527 立方晶粒正交板材瑞利波速与织构系数的关系
吴萍
正交板材是由大量微小晶粒组成的正交多晶体材料，而多晶体中晶粒的取向分布(可通过取向分布函数中的织构系数来描述)影响着多晶体材料的力学性能，也必然影响着瑞利波的传播速度。将多晶体材料的织构系数引入到弹性张量中，通过特征值办法，采用线性化处理，推导出立方晶粒正交板材的瑞利波速与织构系数的关系式，在此基础上可通过正交板材瑞利波速的测量获得织构系数，并与通过超声横波纵波测得结果相比，吻合很好。
2014 Vol. 35 (6): 527-533 [摘要] ( 549 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 890 )
534 横观各向同性热弹性梁的精化理论
刘婷婷;赵宝生
本文从横观各向同性梁的二维问题出发，研究了横观各向同性热弹性梁的精化理论。首先，在不作任何预先假设的条件下，利用横观各向同性热弹性理论和Lur’e算子函数，获得了由梁中线上的物理量表示的位移场和应力场。对热弹性梁上下表面承受非齐次边界条件的情况，推导出梁的近似控制微分方程。再舍去温度项，则横观各向同性热弹性梁的精化理论退化为横观各向同性梁的精化理论。
2014 Vol. 35 (6): 534-538 [摘要] ( 517 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 820 )
539 基于凸集模型结构稳健性优化设计
樊建平
不确定性因素大量存在于实际工程中，采用凸集变量描述结构不确定性参数，进一步将凸集模型划分为超椭球模型和区间模型。由试验点数量确定选用两类模型的标准，从本质上指明了两类模型的区别。分别对两类模型中不确定变量进行标准化，通过对比分析，阐述了基于超椭球模型和区间模型优化方法和求解过程的共同点与区别。借用超椭球模型分析思路，对优化过程中的变量进行分类，为突出稳健性优化设计特点，考虑约束条件从特殊到一般，重点描述基于区间模型稳健性优化的基本思想方法。采用目标性能分析方法，强调指定可靠性指标的唯一性，给出了稳健性优化的具体算法、求解步骤和迭代收敛准则。对实际算例进行了分析与求解，与已有结果比较，验证了本文方法的正确性和有效性。
2014 Vol. 35 (6): 539-544 [摘要] ( 546 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 878 )
545 固化温度对碳纤维/环氧基体界面行为影响的分析
赵玉萍;袁鸿
对界面粘结性能及热残余应力影响下的单纤维复合材料的界面行为进行了分析。采用界面的弹性-软化内聚力模型，用解析法对单纤维复合材料由固化引起的热残余应力、以及单纤维碎断过程纤维的轴向应力分布进行了模拟,得到了碳纤维/环氧树脂在常温和高温固化两种情况的界面粘结性能。结果表明：与常温固化相比，高温固化后，界面的剪切强度增幅不大，界面的断裂韧性显著增加；高温固化后形成的界面，使界面的软化提前、界面的脱粘延迟；高温固化产生的纤维轴向和界面径向热残余应力对界面的软化均有延迟作用；界面径向热残余应力还对界面的脱粘有延迟作用。
2014 Vol. 35 (6): 545-551 [摘要] ( 256 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 626 )
552 高强铝合金的动态拉伸断裂行为实验研究
王永刚
在分离式霍普金森拉杆、三点弯曲和平板撞击加载下对棒材铝合金（2024-T4、7075-T6）进行动态拉伸断裂实验研究。实验结果表明：1）一维应力动态加载下 7075-T6铝合金的初始屈服应力与断裂应变明显高于2024-T4铝合金，但三点弯曲和平板撞击层裂实验中发现2024-T4铝合金相比于7075-T6铝合金具有更好的抗裂纹扩展与层裂失效能力，这表明应力状态对两种铝合金拉伸断裂行为有明显的影响； 2）断口的光学与扫描电镜分析发现：2024-T4铝合金主要表现出脆性断裂行为，起因于孔洞或裂纹主要成核于晶内强化相形成穿晶断裂；而7075-T6铝合金则展现出韧性和脆性混合断裂特征，原因是部分孔洞或裂纹在晶界成核增长发生沿晶断裂，部分在晶内强化相周围形成孔洞从而造成穿晶断裂。, 在分离式霍普金森拉杆、三点弯曲和平板撞击加载下对棒材铝合金（2024-T4、7075-T6）进行动态拉伸断裂实验研究。实验结果表明：1）一维应力动态加载下 7075-T6铝合金的初始屈服应力与断裂应变明显高于2024-T4铝合金，但三点弯曲和平板撞击层裂实验中发现2024-T4铝合金相比于7075-T6铝合金具有更好的抗裂纹扩展与层裂失效能力，这表明应力状态对两种铝合金拉伸断裂行为有明显的影响； 2）断口的光学与扫描电镜分析发现：2024-T4铝合金主要表现出脆性断裂行为，起因于孔洞或裂纹主要成核于晶内强化相形成穿晶断裂；而7075-T6铝合金则展现出韧性和脆性混合断裂特征，原因是部分孔洞或裂纹在晶界成核增长发生沿晶断裂，部分在晶内强化相周围形成孔洞从而造成穿晶断裂。
2014 Vol. 35 (6): 552-558 [摘要] ( 287 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 715 )
559 平板搭接结构能量耗散特性研究
李一堃;郝志明
本文针对平板搭接结构建立了修正摩擦能量耗散模型，该模型在一定条件下可以退化为库伦摩擦能量耗散模型和Goodman能量耗散模型。算例研究表明，库伦摩擦模型在较低加载力幅值下，能量耗散计算值与实验结果吻合较好；但随着加载力幅值的增大，计算值逐步偏离实验结果而不再适用。而修正摩擦模型的能量耗散与加载力幅值的幂次关系与实验值更为接近，不同加载力幅值下的能量耗散计算值与实验结果之间的误差均较小，能够更好地反映平板搭接结构的能量耗散特性。
2014 Vol. 35 (6): 559-565 [摘要] ( 235 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 587 )
566 单层偏心圆柱薄壳的自由振动特性分析研究
熊路;李天匀;朱翔;陈浩森
本文从偏心圆柱壳截面的几何特性出发，将偏心圆柱壳问题转化为一个周向变厚度圆柱壳问题，随后利用其状态向量之间的传递矩阵将壳体的振动控制方程转化为矩阵微分方程形式，通过Magnus级数法求解传递矩阵得到频率方程。采用Lagrange插值法得到偏心圆柱壳体自由振动状态下的固有频率，并且与圆柱壳的固有频率进行了比较。对影响结构固有频率的主要参数进行了分析，得到了这些参数和固有频率之间的关系。本文不仅提出了一种有效求解偏心圆柱壳固有频率的新方法，同时亦可为检测偏心圆柱壳的偏心距提供一种新的思路和方法。
2014 Vol. 35 (6): 566-573 [摘要] ( 244 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 504 )
574 基于扭转振动的PDC钻头布齿角度对复合片磨损规律的影响研究
付传红
针对PDC钻头布齿角度对复合片磨损的研究现状与不足，本文提出了一种基于扭转振动的PDC钻头布齿角度对复合片磨损规律影响的研究方法。利用PDC钻头典型的几何学知识，分析PDC钻头布齿角度之间的关系以及对切削弧长、切削面积等的影响，建立PDC钻头的扭转振动模型，得到在振动下的位移、速度、转速等关键参数，然后利用磨损理论分析布齿角度对复合片磨损规律的影响。结果表明：前倾角的不同取值会引起PDC钻头复合片的磨损规律发生显著变化，而刃倾角对于PDC钻头体积磨损速度的影响非常复杂。作为布齿的重要参数，前倾角与刃倾角的取值会显著影响PDC钻头的性能，对其进行优化与合理取值，有利于提高PDC钻头复合片的使用寿命。本文的方法与结论对于进行PDC钻头复合片失效机理的研究具有参考意义。
2014 Vol. 35 (6): 574-582 [摘要] ( 200 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 549 )
583 基于区间模型的结构非概率稳健优化设计
王敏容;樊建平
DOI:
采用区间模型描述不确定参数，在考虑传统约束条件基础上，增加了可靠性指标作为约束条件，研究结构的稳健性优化设计。从非概率可靠性指标的几何意义出发，寻找非概率可靠性指标目标值与不确定参数的波动范围的关系，将非概率的稳健优化设计转化为两层优化模型。对于非线性功能函数，内层优化根据非概率可靠性指标的波动范围最小化功能函数，从而避免了内层优化直接计算非概率可靠性指标难的问题。对于线性功能函数，不确定性参数可以表示为非概率可靠性指标目标值的显示表达式，两层稳健优化转化为确定性的单层优化。该方法优化描述明确清晰，计算公式简便，计算效率高。算例验证了本文所提方法的可行性和正确性。
2014 Vol. 35 (6): 583-589 [摘要] ( 209 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 560 )
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22 Acta Mechanica Solida Sinica入选2021年国际影响力TOP期刊榜单
22 祝贺！AMSS和《固体力学学报》编委清华大学张一慧教授喜获第三届“科学探索奖”
22 祝贺！《固体力学学报》编委湖南大学姜潮教授喜获第三届“科学探索奖”
22 2020年度Acta Mechanica Solida Sinica 影响因子达到2.161
22 重要通知
22 固体力学学报2020年第2期和第3期刊出《固体材料的多尺度与多场耦合力学》专辑
22 Acta Mechanica Solida Sinica (AMSS) 入选“2019中国最具国际影响力学术期刊”
22 余寿文教授、黄玉盈教授获得AMSS特别贡献奖（Special Contribution Award）
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