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2011年 32卷 6期
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541 静电激励MEMS微结构吸合电压尺寸效应研究
王炳雷;周慎杰;赵俊峰;陈曦
基于应变梯度弹性理论，研究了静电激励MEMS微结构吸合电压的尺寸效应。利用最小势能原理分别推导出含尺寸效应的一维梁模型和二维板模型的高阶控制方程。采用广义微分求积法和拟弧长算法对控制方程进行了数值求解。结果表明，随着结构尺寸的降低，新模型所预测的归一化的吸合电压呈非线性增长，表现出尺寸效应(特别是当结构尺寸与内禀常数在同一数量级时尺寸效应更加强烈)；而相应的经典理论模型并不能预测此尺寸效应。两种新模型可视为相应经典理论的推广。本文有助于研究MEMS微结构的特性并对微结构的设计有潜在的应用价值。
2011 Vol. 32 (6): 541-548 [摘要] ( 493 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 594 )
549 泡沫颗粒散体和整体集合的准静态压缩力学特性
晏红梅;余同希;周风华
对颗粒聚苯乙烯（EPS）泡沫单粒及封闭容器中的大量颗粒整体分别进行了不同加载速率下的静态压缩实验，获得相应的压缩应力应变曲线。分析了单颗泡沫颗粒内部气体对材料压缩性能的影响，以及大量颗粒用作包装材料时由于内、外部气体被挤出所引起的密度变化对整体应力应变关系的影响。研究表明：EPS泡沫是典型的闭胞材料，单颗颗粒内部气体压力对材料力学行为的影响可以用Ashby等提出的闭胞材料内部气体压力贡献来描述，经过对实验数据拟合，给出了描述单颗材料的考虑颗粒内部封闭气体压力贡献及加载速率影响的本构方程。另一方面，封闭容器里的大量泡沫颗粒的整体力学性能既受颗粒内部气体压力影响，又受颗粒间缝隙气体流动的影响；表观上这种内、外部气体的贡献可以通过材料的表观密度来描述。通过引入整体密度影响因子，定量分析了加载速率对大量颗粒整体的应力应变关系的影响。研究结果对理解大量泡沫颗粒整体的力学性能提供一定的线索。
2011 Vol. 32 (6): 549-556 [摘要] ( 438 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 479 )
557 铜单晶拉伸试样表面滑移带痕迹的晶体塑性分析
石艳柯;张克实
采用建立在晶体塑性理论基础上的晶体塑性有限变形计算方法，针对铜单晶试样单轴拉伸过程中晶体滑移在试样表面留下的滑移带痕迹进行了数值研究。作者利用三维有限元模拟不同取向铜单晶试样的拉伸变形，通过晶体塑性滑移面与试样表面交线的几何分析，得到了试样在不同晶向拉伸下不同滑移系启动造成的试样表面滑移痕迹，并对数值计算的试样表面滑移痕迹作了初步讨论。所得结果表明晶体塑性理论能够用于单晶试样拉伸试验的表面滑移带痕迹形成的分析。
2011 Vol. 32 (6): 557-565 [摘要] ( 381 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 514 )
566 基于扩展有限元法的颗粒增强复合材料静态及动态断裂行为研究
王志勇;马力;吴林志;于红军
运用不含裂尖增强函数的扩展有限元法，分别研究了静态及动态载荷作用下颗粒增强复合材料的断裂行为。假定基体和颗粒都为线弹性材料并且绑定完好，研究了不同颗粒位置、数量对基体裂纹尖端断裂参数的影响。数值模拟结果清晰地显示了含刚性颗粒和柔性颗粒时不同的失效机制。结果同时证明本文采用的数值方法能够准确预报颗粒增强复合材料的断裂行为，也更易于被工程界所接受
2011 Vol. 32 (6): 566-573 [摘要] ( 404 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 641 )
574 压电复合材料界面钝裂纹附近螺型位错的屏蔽效应与发射条件
宋豪鹏;高存法
研究了压电双材料界面钝裂纹附近螺型位错的屏蔽效应与发射条件。应用保角变换技术，得到了复势函数与应力场的封闭形式解，讨论了位错方位、双材料电弹常数及裂纹钝化程度对位错屏蔽效应和发射条件的影响。结果表明，burgers 矢量为正的螺型位错可以降低界面钝裂纹尖端的应力强度因子（屏蔽效应），屏蔽效应随位错方位角及位错与裂纹尖端距离的增大而减弱，压电双材料中螺型位错对裂纹的屏蔽效应强于相应弹性双材料中螺型位错对裂纹的屏蔽效应；位错发射所需的临界无穷远加载或电位移随位错方位角及裂纹钝化程度的增加而增大；最可能的位错发射角度为零度即位错最可能沿裂纹前方发射。本文解答的特殊情况与已有文献一致。
2011 Vol. 32 (6): 574-580 [摘要] ( 373 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 425 )
581 基于虚拟激励法的结构随机振动声辐射分析
刘宝山;赵国忠
DOI:
本文基于有限元法、边界元法和虚拟激励法，对随机激励下结构振动声辐射问题进行研究。提出了一种计算随机激励下结构振动声辐射问题的新方法，其中，有限元法用于计算结构谐振响应，边界元法用于计算结构振动声辐射，虚拟激励法结合有限元和边界元计算随机激励下结构振动声辐射问题。 数值算例表明，本文方法在计算精度上与传统方法等价，且更具高效性。
2011 Vol. 32 (6): 581-587 [摘要] ( 367 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 454 )
588 激光加热金属薄膜的热弹性研究
熊启林;田晓耕
基于电子-声子相互作用的双曲两步热传导模型的超快热弹性理论,计及晶格的热传导效应，利用有限元方法研究了无限大金属薄膜在短暂激光冲击下诱导的位移、应力、应变和温度等物理量的演化特点，与已有文献比较，说明该方法的合理性与正确性。比较了计及电子热爆发力与不计电子热爆发力对位移、应力等物理量的影响，说明计及电子热爆发力的必要性。研究有利于对微型金属器件受到强热冲击产生破坏与失效的更深层次的理解，具有一定的学术意义和工程应用价值。
2011 Vol. 32 (6): 588-594 [摘要] ( 393 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 409 )
595 复合材料导向叶片的结构与材料一体化优化设计
孙杰;宋迎东;孙志刚
将材料细观结构优化和宏观结构优化结合起来，从结构与材料两个尺度出发，发展复合材料导向叶片的结构与材料一体化优化设计方法。在建立平纹编织复合材料细观结构分析模型的基础上，采用细观力学有限元法进行材料刚度性能预测，热-固耦合分析方法进行涡轮导向叶片结构分析。同时以细观结构参数和宏观结构参数为设计变量，以叶片质量最小为优化目标，并要求满足应力和位移方面的约束，进行编织复合材料导向叶片的结构与材料一体化优化设计。
2011 Vol. 32 (6): 595-602 [摘要] ( 376 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 430 )
603 主动约束层阻尼圆柱壳体的振动特性研究
郑玲;张东东;王宜
基于弹性、粘弹性和压电材料本构方程，应用能量法建立了主动约束层阻尼（ACLD）圆柱壳体的有限元动力学方程。通过对压电传感层自感电压的比例、微分反馈控制，对主动约束层阻尼（ACLD）圆柱壳体进行了主被动一体化振动控制，研究了复合圆柱壳体的动力学响应特性。讨论了主动约束层阻尼（ACLD）片体的位置、覆盖率、粘弹性层厚度及控制增益等关键参数对圆柱壳体振动特性的影响。研究表明：主动约束层阻尼（ACLD）片体的粘贴位置与模态有关，针对不同模态，应采用不同的粘贴位置；覆盖率、粘弹性层厚度及控制增益等直接影响到振幅衰减程度，通过对片体位置、覆盖率、粘弹性层厚度及控制增益等关键参数的优化，能有效降低主动约束层阻尼圆柱壳体的振动，具有十分重要的工程应用价值。
2011 Vol. 32 (6): 603-610 [摘要] ( 318 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 443 )
611 矩形中厚板Hamilton正则方程的解析解
陈晓敏;侯国林;程婷;王欣杰;阿拉坦仓
运用Fourier分析方法，建立了对边简支的矩形中厚板弯曲问题的完备的辛本征展开. 借助于Mathematica软件的帮助，得到了来源于矩形中厚板问题的Hamilton算子的本征函数. 接着证明了本征函数系的完备性，这为使用分离变量法求解相应问题提供了理论保证；进而运用完备性定理，得到了问题的解析解；一个数值算例验证了结果的正确性.
2011 Vol. 32 (6): 611-618 [摘要] ( 424 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 459 )
       简报
619 Stone-Wales拓扑缺陷对石墨烯拉伸力学性能的影响
韩同伟;贺鹏飞
采用Tersoff势对含Stone-Wales(SW)拓扑缺陷的单层石墨烯薄膜的单向拉伸力学性能进行了分子动力学模拟，分别研究了SW拓扑缺陷对扶手椅型和锯齿型石墨烯拉伸力学性能及变形机制的影响。研究结果表明，单个SW缺陷对两种手性石墨烯薄膜的杨氏模量几乎无影响，而对薄膜的强度、应变等力学性能和变形破坏机制的影响与手性有关。对于扶手椅型石墨烯薄膜，单个SW缺陷降低了薄膜的拉伸强度和拉伸极限应变，降低幅度分别为5.04％和7.07％。在外载作用下，新的缺陷的萌生位置出现在SW缺陷附近；而对于锯齿型石墨烯薄膜，单个SW缺陷基本不影响薄膜的力学性能和变形破坏机制。
2011 Vol. 32 (6): 619-624 [摘要] ( 661 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 614 )
625 正交各向异性功能梯度涂层－基底结构共线裂纹问题的断裂分析
丁生虎;李星
本文研究了一正交各向异性功能梯涂层粘结到一均匀基底含共线裂纹的平面 I 型断裂问题。 引入新的双参数指数函数模拟连续改变的材料性质，正交各向异性的主轴方向分别为平行和垂直于带的边界， 采用积分变换技术，所求的问题转化为第一类的 Cauchy 奇异积分方程，获得了共线裂纹尖端应力场， 结果显示了材料常数和几何参数对应力强度因子的影响。
2011 Vol. 32 (6): 625-629 [摘要] ( 376 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 426 )
630 杂交元零能模式抑制的改进基本变形模式方法
张灿辉;王东东;李同姗
基本变形模式方法是构造杂交元假设应力场的一种有效方法，但只给出了识别零能模式的必要条件。本文指出基本变形模式方法由于没有考虑耦合影响而存在应用上的局限，在此基础上利用柔度矩阵的正定性给出了判别零能机动模式的充要条件，并且通过内积向量无关性进一步完善了假设杂交元应力场的基本变形模式方法，可以适用于基本变形模式之间耦合的任意形状单元。在数值算例中采用本文方法分别形成了2D-4节点任意形状杂交元的多种假设应力场，结果表明本文所提出方法是有效可行的。
2011 Vol. 32 (6): 630-637 [摘要] ( 421 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 387 )
638 纵向剪切下含共焦刚性核弹性椭圆夹杂中的螺型位错干涉
蒋纯志
摘 要 研究了无穷远纵向剪切下无限大基体中含共焦刚性核弹性椭圆夹杂内任意位置螺型位错的干涉问题。运用复变函数保角映射、解析延拓等方法，获得了基体与夹杂区域的应力场的级数形式精确解，并得出了位错像力的解析表达式，导出了纵向剪切下两椭圆界面最大应力及其比值公式。分析结果表明：夹杂内部的刚性核对位错与夹杂的干涉产生明显的扰动效应，排斥硬夹杂内位错，并使之不断趋近弹性夹杂界面。对于软夹杂，夹杂中的位错存在稳定的平衡位置，当位错位于刚性核和平衡位置之间时，位错会趋于弹性夹杂界面；当位错位于平衡位置和弹性夹杂界面之间时，位错会离开界面。结果还显示，夹杂的长轴和短轴之比对位错与夹杂的干涉也有着不可忽视的影响，尤其当位错在刚性核附近时，随着夹杂的长、短轴比值的减小，核对位错的排斥力也明显减弱。本文解答包含了多个以往文献成果。
2011 Vol. 32 (6): 638-645 [摘要] ( 368 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 430 )
646 基于凸模型的结构非概率可靠性指标及其求解方法研究
罗阳军;亢战;Alex Li
当不确定性信息量不足以精确确定概率模型时，基于凸模型的非概率可靠性理论为工程结构安全性提供一种有效的评估方法。本文基于材料、几何及荷载大小等不确定性因素扰动界限的多椭球模型描述，运用标准化变换和标准空间广义无穷范数度量，给出定义非概率可靠性指标的极小极大优化数学模型。该非概率可靠性指标可理解为结构所能容许的参数不确定范围与实际不确定范围的相对“长度”比值。通过对极限状态方程的线性化近似，推导优化问题的显式迭代公式，实现非概率可靠性指标的简便求解。数值算例验证了本文迭代算法的正确性和有效性。
2011 Vol. 32 (6): 646-654 [摘要] ( 379 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 528 )
655 饱和地基均布突加荷载作用下衬砌结构的动力响应
Gao Meng;高广运
地下衬砌结构经常会受到内部动荷载的作用，内荷载引起的衬砌结构的动应力集中备受关注。本文利用波函数展开法和Laplace变换，推导了饱和土中突加荷载作用下衬砌结构和土体的位移、应力、孔压表达式。应用复变函数和保角变换，将任意形状边界映射为圆形边界，利用饱和土和衬砌结构的连续条件和边界条件，求得了任意形状衬砌结构的动力响应解答。利用Laplace反变换的数值积分方法，给出了突加荷载作用下椭圆形和圆形衬砌结构的动力响应。
2011 Vol. 32 (6): 655-664 [摘要] ( 376 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 397 )
  编辑部公告
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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