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2011年 32卷 4期
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       论文
325 闭孔泡沫铝低速冲击防护的临界条件与优化设计
李斌潮;赵桂平;卢天健
建立了高孔隙率闭孔泡沫铝抗低速撞击的分析模型，通过落重冲击试验验证了模型预测的准确性；采用所建立的模型，计算了闭孔泡沫铝作为大质量结构抗低速冲击构件的临界冲击速度，研究了不同冲击条件下结构响应的最小加速度和临界加速度。结果表明，闭孔泡沫铝适合作为大质量结构的低速冲击防护材料：当撞击速度低于临界冲击速度时，泡沫铝的作用应力不会超过其平台压缩应力，具有高孔隙率的泡沫铝甚至可使冲击响应加速度大幅降低，具有优良的防护效果；当撞击速度超过相应条件下的临界速度时，由于泡沫铝压缩密实阶段的应力增强作用，不仅使其作用应力迅速增大（为平台应力的5～15倍），而且使冲击响应加速度迅速增加甚至超过1000g，从而对结构的安全防护构成威胁。最后，讨论了冲击质量比、泡沫铝孔隙率、泡沫几何尺寸等冲击参数对临界冲击速度和冲击响应加速度的影响。
2011 Vol. 32 (4): 325-328 [摘要] ( 525 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 564 )
339 复合材料四面体点阵夹芯梁的自由振动分析
娄佳;吴林志
点阵夹芯结构是一种由上下面板和中间点阵芯子组成的新型轻质多功能结构。由于该结构具有独特的结构形式，其力学特性分析比较复杂。本文将离散的点阵芯子等效为连续均匀材料，研究了复合材料四面体点阵夹芯梁的自由振动特性。考虑面板的弯曲变形和芯子的剪切变形，根据Hamilton变分原理，推导出复合材料点阵夹芯梁的自由振动控制方程。以简支边界条件下的四面体点阵夹芯梁为例，求解出固有频率的理论值，并与有限元结果进行对比，两者吻合较好。讨论了面板铺层顺序、杆件半径、杆件倾斜角度、芯子高度以及梁的长度对夹芯梁固有频率的影响。研究结果对于了解复合材料四面体点阵夹芯梁的频率特性具有一定的指导意义。
2011 Vol. 32 (4): 339-345 [摘要] ( 842 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 644 )
346 平面编织复合材料胶螺混合连接接头拉伸性能分析
程小全;汪源龙;张纪奎;杨琨;许亚洪
对平面编织复合材料胶螺（单排螺钉）混合连接结构拉伸性能进行了试验研究，分析了螺钉直径为4mm和6mm两种情况下连接结构的破坏形式。基于ANSYS平台建立了胶螺混合连接三维损伤扩展模型，其中融入了非线性接触问题，数值计算的结果与试验结果吻合良好。研究发现，机械连接可以通过分担部分载荷而起着加强胶接连接的作用；如果机械连接工艺稳定的话，应该有螺钉直径越大，其加强效果越明显的规律；对于胶接与多钉混合连接复合材料结构的拉伸性能分析和计算确实存在很大困难，应该谨慎使用。研究结果与分析方法可以为今后的复合材料胶螺混合连接接头的设计提供一定的依据与技术支撑。
2011 Vol. 32 (4): 346-352 [摘要] ( 494 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 569 )
353 超弹性NiTi合金丝动力特性试验及本构模型研究
钱辉;李宏男;宋钢兵
形状记忆合金（SMA）是一种兼具感知和驱动功能的功能材料，因其独特的形状记忆效应、超弹性和高阻尼等特性，成为土木工程结构振动控制的理想材料。本文研究了超弹性NiTi丝的动力特性和应变率相关的本构模型。试验测试了NiTi丝在不同应变率下的力学性能，建立了应力增量与应变率的关系方程。在试验的基础上，提出了改进的SMA本构模型，新模型能够描述SMA应变率相关特性，并通过仿真结果和试验结果的比较，验证模型的正确性和适用性。研究结果表明：动力荷载下，NiTi丝每循环耗散能量、割线刚度和等效阻尼比在开始阶段均快速增大，当应变速率大于1.0×10-3/s后，趋于平缓；数值结果和试验结果吻合较好，改进模型在一定程度上可以描述NiTi丝应变率相关的动力特性。
2011 Vol. 32 (4): 353-359 [摘要] ( 467 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 485 )
360 频域分析超临界轴向运动梁横向非线性振动
Hu Ding;张国策;陈立群
数值方法研究超临界速度下轴向运动梁横向非线性振动前两阶固有频率。通过对非平凡平衡位形做坐标变换，建立超临界轴向运动梁的标准控制方程，一个积分－偏微分非线性方程。利用有限差分法数值离散梁两端简支边界下控制方程，计算轴向运动梁中点的横向振动位移，并将计算结果作为时间序列，运用离散傅立叶变换得到超临界轴向运动梁横向振动的频率。通过数值算例，讨论了系统参数对前两阶固有频率在超临界范围随轴向速度变化的影响。
2011 Vol. 32 (4): 360-364 [摘要] ( 482 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 541 )
365 超磁致伸缩换能器耦合磁弹性模型与振动特性分析
李东;袁惠群
针对应用于非圆车削加工的超磁致伸缩换能器，建立了其耦合磁弹性动力学模型与复系数动力学微分方程。基于实验建立的激励电流-磁致伸缩材料轴向位移-磁场强度三者之间的关系式，得到了换能器磁-力-位移关系的磁动方程的解析解，分析了系统的频响特性及不同频率下，激励电流与换能器输出位移之间的滞回关系，对现有磁场—电流公式进行了修正，讨论了偏置磁场对系统的影响，并与数值解进行了对比。结果表明：超磁致伸缩换能器的输出位移与输入激励电流之间的滞回环及其环方位与激励频率有关，且修正公式与实验所得结论完全一致。换能器的频响关系具有明显的共振和反共振特性，且频响曲线的正负向决定了滞回环的方位，换能器输出位移的绝对值决定了滞回环包围面积的大小。换能器滞回环的面积、倾斜度随偏置磁场的增大而增大。本文的结果为换能器的控制与优化提供了理论基础。
2011 Vol. 32 (4): 365-371 [摘要] ( 525 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 635 )
372 一维离散结构能带结构与表面态的辛分析方法
高强;张腾;钟万勰
本文基于辛几何方法推导了一维离散周期结构、半无穷周期结构和含杂质半无穷周期结构的本征方程，力求建立一个完整的辛分析体系。通过辛分析，将一维离散半无限周期结构转化到一个元胞上求解，大大简化了计算量。对于含杂质半无穷周期结构，结合辛分析和W-W算法，给出求解含杂质半无穷周期结构本征值问题的精确、稳定和高效算法。数值算例说明了本文算法的有效性。
2011 Vol. 32 (4): 372-381 [摘要] ( 496 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 497 )
382 饱和多孔弹性Timoshenko悬臂梁的拟静力弯曲
杨骁;姜莹莹
在经典单相Timoshenko梁变形和孔隙流体仅沿多孔梁轴向运动的假定下，基于不可压饱和多孔介质的三维理论，本文首先建立了横观各向同性饱和多孔弹性Timoshenko悬臂梁拟静力弯曲的一维数学模型，并给出了相应的边界条件。其次，利用Laplace变换及其数值逆变换，分析了端部不同渗透条件下，饱和多孔弹性Timoshenko悬臂梁在端部梯载荷作用下的拟静力响应，给出了饱和多孔Timoshenko悬臂梁弯曲时挠度、弯矩以及孔隙流体压力等效力偶等随时间的响应曲线，并与饱和多孔Euler-Bernoulli悬臂梁的响应进行了比较，考察了梁长细比对弯曲的影响。数值结果表明：固相骨架与孔隙流体的相互作用具有粘性效应，梁弯曲的拟静态挠度具有蠕变行为，端部渗透条件对梁的弯曲响应有显著的影响，并且，饱和多孔弹性Timoshenko悬臂梁的拟静态响应亦存在Mandel-Cryer现象。
2011 Vol. 32 (4): 382-389 [摘要] ( 500 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 454 )
       简报
390 利用三维随机模型分析沥青混合料的力学性质
杨圣枫;杨新华;陈传尧
本文将沥青混合料看成是由粗骨料和沥青砂组成的两相复合材料，根据给定的级配生成凸多面体骨料，然后利用随机投放算法建立沥青混合料试样的三维随机模型。把广义Maxwell模型扩展到三维情形下就可得到沥青砂的本构关系，再通过对沥青砂单轴松弛试验数据进行非线性拟合获得相应的材料模型参数。通过对某一级配沥青混合料的蠕变模拟和实验结果的比较，验证了该模型的有效性。采用这种方法，建立了包含不同骨料体积分数和级配的沥青混合料试样的有限元模型，进行了相应的非线性数值模拟。结果表明：沥青混合料的瞬时弹性模量随着骨料体积分数的增加呈近似线性增加，而且曲线整体处于Paul上下边界内。在一定的粒径范围内，骨料的粒径（或平均粒径）越小，沥青混合料抵抗变形的能力越强。
2011 Vol. 32 (4): 390-397 [摘要] ( 466 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 470 )
398 压电结构振动控制及压电片位置优化的遗传算法
王建国
由压电层合结构有限元动力方程，进一步推导了压电智能结构的振动控制方程。采用三维八节点实体耦合单元模拟压电致动器/感应器，运用ANSYS参数化语言（APDL）建立了压电智能结构的有限元模型，并进行模态分析。以零一最优问题来描述致动器/感应器的位置优化问题，并用遗传算法（GA）求解。以压电智能悬背梁为数值算例研究了瞬时荷载作用比例反馈控制下，最优位置和一般位置配置致动器/感应器时智能结构的控制效果。并进一步研究了简谐荷载作用下系统的控制效果，验证了本文方法的正确性。
2011 Vol. 32 (4): 398-404 [摘要] ( 559 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 570 )
405 海洋平台水动力系数识别及精度分析
李少华;时忠民;龙述尧;丁桦
2011 Vol. 32 (4): 405-410 [摘要] ( 430 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 498 )
411 曲线薄壁箱梁侧向静力分析的能量变分法
甘亚南
以能量变分原理为基础，在曲线箱梁侧向综合考虑了剪力滞后和剪切变形效应的影响，建立了薄壁曲线箱梁的侧向弹性控制微分方程和自然边界条件，获得了相应广义位移的闭合解。本文提出一种曲线箱梁侧向力学特性分析的解析法，揭示了各参数之间的内在联系，所得公式是对既往剪滞理论的丰富和发展，为曲线非对称薄壁结构的剪滞分析提供了理论依据。算例中本文解析解与板壳有限元结果吻合较好，证明了本文方法的有效性，因而更具理论价值和实际工程意义。
2011 Vol. 32 (4): 411-418 [摘要] ( 459 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 557 )
419 发射药床冲击破碎过程模拟
姜世平
发射装药挤压破碎是导致膛炸的根本因素，发射药床的破碎动力学是发射安全性理论研究的基础之一。以离散单元法为基础，模拟了发射药床的自然堆积过程，获得了发射药床的密实堆积构型；将密实构型下的发射药床离散成弹簧-球单元系统，应用Mohr-Coulomb型破坏准则，对发射药床动态压缩模拟试验装置中的发射药粒在动态载荷下的挤压破碎过程进行数值仿真，并对数值计算结果进行后处理，实现了模拟药室中发射药粒挤压破碎过程数值计算的动画显示，再现了发射药床冲击破碎动力学过程，为进一步研究发射药床的破碎规律提供了重要的理论基础和计算手段。
2011 Vol. 32 (4): 419-425 [摘要] ( 482 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 442 )
426 任意梯度分布功能梯度涂层平面裂纹分析
zhanqi cheng
本文提出一可以分析任意梯度功能梯度材料的分层模型，并采用该模型研究功能梯度涂层平面裂纹问题。采用Fourier变换和传递矩阵法将该混合边值问题化为奇异积分方程组，通过数值求解获得应力强度因子。考察了分层模型的有效性，以及材料梯度变化形式、结构几何尺寸和材料梯度参数对裂纹应力强度因子的影响，发现结构几何尺寸、材料梯度变化形式、以及材料梯度参数均对应力强度因子有显著影响。
2011 Vol. 32 (4): 426-432 [摘要] ( 451 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 524 )
  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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