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2013年 34卷 6期
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       论文
541 炭黑增强橡胶复合材料力学行为的三维数值模拟
李庆;杨晓翔
本文基于炭黑填充橡胶复合材料具有周期性细观结构的假设，采用一种新的、改进的随机序列吸附算法建立了三维多球颗粒随机分布式代表性体积单元，并通过细观力学有限元方法对炭黑颗粒填充橡胶复合材料的力学行为进行了模拟仿真。研究结果表明：采用改进的随机序列吸附算法所建立的模型更加便于有限元离散化；模拟中周期性边界条件的约束，使其更加符合实际约束的真实情况；炭黑填充橡胶复合材料的有效模量明显高于未填充橡胶材料，并随着炭黑颗粒所占体积分数的增加而增大；通过比较发现，本文提出的多球颗粒随机分布式三维数值模型对复合材料的应力-应变行为和有效弹性模量的预测结果与实验结果吻合良好，证实了该模型能够用于炭黑颗粒增强橡胶基复合材料有效性能的模拟分析。
2013 Vol. 34 (6): 541-549 [摘要] ( 418 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 524 )
550 四种强度准则在高聚物粘结炸药强度分析中的适应性
唐维;李明;温茂萍;蓝林刚;刘彤;章定国
强度准则是炸药材料破坏力学的重要组成部分，是炸药部件承载能力评估的基础。基于单轴加载技术，设计了圆柱试件的端部约束压溃试验方法，对HMX基PBX和TATB基PBX两种材料进行了复杂应力下的强度失效试验。依据试验边界条件和平均测试结果，利用有限元方法定量分析了试件内部的应力场分布，最后采用最先破坏处的三向主应力数据分析了四种典型强度准则在PBX强度分析中的适应性。就描述精度来看，Mohr-Coulomb准则最优，误差在15%以内，Twin-shear准则和Drucker-Prager准则次之，现常用的Uniaxial-strength准则相对最差。就安全阈度来看，Uniaxial-strength准则最优，两种材料中安全阈度均超过75%，Mohr-Coulomb准则和双剪Twin-shear准则次之，Drucker-Prager准则相对最差。总的来讲，Mohr-Coulomb准则可用于描述HMX基PBX的表观强度上限和TATB基PBX的表观强度下限，Twin-shear准则可用于描述TATB基PBX的表观强度上限。
2013 Vol. 34 (6): 550-556 [摘要] ( 311 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 464 )
557 大、中等质量冲头冲击下支持跨度对复合材料层压板冲击的影响分析
于哲峰;陈亚军;汪海
基于ABAQUS软件建立三种支持跨度的层压板三维有限元模型，分别计算在两种质量冲头冲击下的响应和损伤。结果表明，在判断支持跨度对冲击结果的影响时，要考虑冲头质量与板质量的比；在大质量冲头冲击的情况下，层压板的响应呈现准静态特征，层压板支持跨度的变化对，最大接触力、冲击持续时间、分层损伤面积等参数的影响较为简单明确；对于中等质量冲头情况，冲击接触时间减小，层压板振动明显，导致冲头与层压板在冲击过程中会脱离接触。在这种情况下不同跨度下板的响应差异也较为明显，冲击力的大小和损伤情况要依据具体的分析。从冲击接触时间和层压板固有振动周期的角度分析了冲头质量水平对冲击响应的影响。
2013 Vol. 34 (6): 557-561 [摘要] ( 265 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 462 )
562 算子自定义小波弹性板单元构造及自适应分析
汪友明;陈雪峰;李锡夔
提出一类用于分析弹性板问题的算子自定义小波弹性板单元构造方法。该方法的优点在于根据工程问题的求解需要灵活构造具有解耦特性的算子自定义小波基，使得系统多尺度刚阵具有沿对角线的强稀疏性，从而实现了该算法在每个尺度上独立、快速求解，系统方程的求解效率得到较大提高。建立多分辨Lagrange有限元空间和多尺度计算理论，提出基于稳定完备法的算子自定义小波弹性板单元构造方法及解耦条件。依据两尺度相对误差估计，提出自适应算子自定义小波有限元算法。数值算例证明，算子自定义小波弹性板单元具有求解精度与计算效率高等特点。
2013 Vol. 34 (6): 562-570 [摘要] ( 287 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 476 )
571 一个修正的金属材料低周疲劳损伤模型
关迪;孙秦;杨锋平
疲劳破坏是金属最常见的失效形式之一。基于连续损伤力学理论和能量原理，本文提出了一个修正的金属材料低周疲劳损伤演化方程，该方程综合考虑了材料的塑性强化、微裂纹闭合效应等因素对损伤累积的影响。将修正后的损伤演化方程以UMAT子程序的形式导入有限元计算软件ABAQUS之中，建立了疲劳损伤的计算模型，并以铝合金7050-T7451为例对该模型的有效性和适用性进行了验证。
2013 Vol. 34 (6): 571-578 [摘要] ( 426 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 519 )
579 三维粘弹性层状半空间埋置集中荷载动力格林函数求解—修正刚度矩阵法
刘中宪;梁建文
针对三维粘弹性层状半空间埋置集中荷载作用下动力响应问题，在柱面坐标下，结合径向Hankel积分变换，提出了一种新的求解方法—修正刚度矩阵法。方法基于位势函数理论，将三维问题分解为平面内反应(P-SV波型)和平面外反应（SH波型）两个二维问题的叠加；借鉴结构力学中超静定结构的位移法原理，首先固定荷载所在层的上下界面，通过对波动方程的特解和齐次解叠加得到“固端”反力。进而放松两“固端约束”，利用直接刚度法求得各层面位移，荷载作用层内反应另需叠加上该“固定层”内解，并将特解部分积分（直达波）由全空间解析解代替，解决了当接收点和源点作用水平面接近时的积分收敛问题。算例分析表明，对于低频（可退化为静力状态）和高频问题，本文方法均具有很高的计算效率和精度。
2013 Vol. 34 (6): 579-589 [摘要] ( 285 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 440 )
       简报
590 受热载荷两相材料界面端应力场的新型有限元分析
平学成;陈梦成;郑冰冰;许玢
基于一种特殊有限元特征分析方法获得两相材料界面端奇异性应力和位移场数值特征解, 据此开发了一种新型超级单元模型, 用于分析热载荷作用下两相材料界面端的应力场. 与机械载荷作用下超级单元模型的区别在于, 该模型在能量泛函中考虑了热-机耦合的影响, 将应力场分为奇异项和非奇异项, 而奇异性项又可分解为热致部分和力致部分. 模型的有效性通过了经验解和传统有限元方法的验证；模型可以避免在界面端邻域网格高度加密, 提高了计算速度, 对于分析多奇异性点应力干涉问题有重要意义.
2013 Vol. 34 (6): 590-597 [摘要] ( 270 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 378 )
598 轴对称一维六方准晶圆柱的精化理论
卢贵贤;赵宝生
将轴对称圆柱的精化分析推广到一维六方准晶中轴对称圆柱的研究当中。利用准调和函数的Bessel算子函数表示以及一维六方准晶中的通解，在不做任何预先假设的情况下，给出了一维六方准晶中轴对称圆柱的精化理论。首先，根据准调和函数的Bessel算子函数表示，利用三个一维待定函数，表示出声子场和相位子场的位移场和应力分量。再根据非齐次边界条件，推导出柱面受径向外载时的精化方程。通过舍弃高阶项，推导出了在径向方向受到柱面载荷的近似解。
2013 Vol. 34 (6): 598-601 [摘要] ( 252 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 435 )
602 内压对多场诱发表面扩散下微裂纹演化的影响
黄佩珍;郭建伟
根据表面扩散控制下物质迁移机制，建立力、电、热和内压共同作用下的有限单元法，详细讨论了多场诱发表面扩散下金属材料内部微裂纹的演化过程。结果表明：对于形态比为 的微裂纹，存在一临界电场值 。当 时，微裂纹逐渐圆柱化；当 时，微裂纹分节为上下或左右两个较小的微裂纹。随着内压的增大，微裂纹圆柱化时间增长，而分节时间显著减小，且内压有助于微裂纹分节。对于 的微裂纹，当 、 和 一定时存在一临界内压值 。当 时，随着电场和内压的增大会率先在裂纹的上下两端发生裂纹扩展。对于 的微裂纹，当 MPa时，内压对临界值 的影响较小。
2013 Vol. 34 (6): 602-606 [摘要] ( 287 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 472 )
607 初应力对单向复合材料圆柱板周向波的影响
张小明;禹建功
基于“增量变形力学”理论，研究了径向和轴向均匀初应力作用下单向复合材料圆柱板中周向波的传播特性，应用Legendre多项式方法求解了耦合波动方程。讨论了单向复合材料纤维方向分别为周向和轴向时，初应力对圆柱板中的周向类Lamb波和SH波的影响。数值分析结果表明初应力对周向类Lamb波和周向SH波的影响是非常不同的；轴向初应力对频散曲线、位移和应力分布的影响与径向初应力的影响也不相同。
2013 Vol. 34 (6): 607-613 [摘要] ( 238 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 536 )
614 FSDD运行模态参数识别方法中不确定性的计算
孙鑫晖
运行模态参数识别是一种只利用响应数据进行模态分析的方法。环境激励条件下获得的识别结果会存在随机不确定性，这种不确定程度可以通过模态参数的统计特性进行描述评价。以运行模态分析中的频域空间域分解方法（FSDD）为研究对象，通过对整个模态识别算法进行摄动分析，确定出模态参数对测量误差的灵敏度，实现了模态参数方差的计算。计算过程分为四步：第一步，响应信号功率谱矩阵中噪声方差的估计；第二步，增强功率谱方差的计算；第三步，极点协方差的计算；第四步，模态参数方差的计算。最后通过一个4自由度仿真算例与张家港桥梁实测算例对所给出的方法进行了验证与应用。
2013 Vol. 34 (6): 614-619 [摘要] ( 273 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 463 )
620 隧道施工中围岩与支护结构的黏弹性分析
李之达
本文结合某高速公路隧道设计与施工，利用黏弹性理论，对隧道围岩与支护结构时间相依应力与位移进行了研究。首先，将隧道开挖后围岩受力分析视为具有初始应力、在洞周位移作用下的边值问题，导出了隧道时间相依的围岩与支护结构应力与位移，结果表明，其应力和位移与隧道围岩和支护结构间相互作用相关。然后，利用变形协调条件，导出了隧道围岩与支护结构间的相互作用，结果表明，围岩、初期支护与二次衬砌之间的相互作用不仅与围岩和衬砌的材料性质、结构尺寸相关，而且与施做初衬和二衬的时间相关。最后，结合具体隧道设计与施工，利用本文时间相依应力，对围岩应力释放与支护施做时机、载荷分配与支护结构受力分析进行了探讨，给出了不同荷载分担比下二次衬砌的受力与变形，为隧道施工与设计提供参考。
2013 Vol. 34 (6): 620-627 [摘要] ( 266 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 486 )
628 结构优化导重准则及其意义与合理性
陈树勋
导重准则是根据结构优化问题的库恩-塔克极值条件严密推导出的理性准则，导重准则可表述为“最优结构应当按照导重正比分配重量”，意义明确、形式简捷，便于应用。导重准则法克服了虚功准则法无法考虑载荷随设计变量变化导数的缺陷，具有优化效果好、优化迭代前几步收敛快的明显优势。导重准则的作用是：在结构优化迭代计算中，以“导重”来引导结构重量、造价等设计资源在结构空间与构件间的合理分配，使这种分配达到以“各设计变量对应的重量与导重成正比”的最优状态。从结构优化基本形式出发给出导重与导重准则的数学与力学意义，对照结构优化基本理论对导重准则的合理性以及导重准则对结构优化寻优迭代的指导意义给出深入剖析，提出衡量结构设计最优化程度的最优性定量指标，可为导重准则法在工程结构中的广泛应用奠定坚实的理论基础。
2013 Vol. 34 (6): 628-638 [摘要] ( 267 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 501 )
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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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