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2011年 32卷 1期
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       论文
1 含曲线型膜基界面的高分子基金属薄膜延展性能
许巍;杨金水;王飞;卢天健
柔性电子中联接电子元器件的互联金属导线多以附着在高分子基底上的薄膜形式存在。由于此类膜基体系在服役过程中需要承受相对较大的变形，如何改进高分子基金属薄膜的延展性能成为制约柔性电子技术发展的关键问题之一。以往的研究通过对高分子基底进行酸碱腐蚀、喷砂等表面糙化处理，虽然可以有效提高膜基结合性能，但却很少考虑基底表面糙化处理对提高膜基体系延展性能的影响。本文首先实验研究了在含糙化表面的聚酰亚胺基底上附着Cu膜的延展性能，结果表明，提高基底表面粗糙度能够显著降低Cu膜在拉伸条件下的裂纹密度。由于膜基体系表面裂纹的扩展与薄膜表面拉伸正应力分布相关，后者将直接影响薄膜的延展性，采用有限元方法模拟计算了基底表面糙化处理后，金属薄膜在拉伸状态下的应力分布。在计算模型中，膜基界面被处理成正弦曲线形式的理想化界面，并考虑了金属薄膜的外表面为平直状和曲线状两种情况。结果显示，曲线型界面可显著改变后一种情况下金属薄膜在拉伸状态下的表面正应力分布，从而达到抑制金属表面裂纹的扩展以及降低裂纹密度的作用。最后，采用内聚力模型模拟膜基界面，研究了在拉伸条件下曲线型界面的损伤分布情况。结果表明，相对于平直界面，曲线型界面不易发生如界面损伤和界面裂纹扩展的破坏，而且振幅波长比越大的曲线型界面越不容易发生破坏。
2011 Vol. 32 (1): 1-9 [摘要] ( 1384 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 594 )
10 纳米悬臂梁Si/Cu界面破坏的弹塑性内聚力模拟
赵朋飞;尚福林;闫亚宾;魏孔军
实验测试表明[Thin Solid Films 516: 1925-1930]，纳米悬臂梁Si/Cu/SiN/Pt/C在弯曲载荷作用下发生沿Si/Cu界面的分层破坏，其载荷—位移曲线表现出明显的非线性行为。本文基于连续介质力学模型，对该实验观察到的界面裂纹萌生和沿界面扩展过程进行了数值模拟计算与分析。模拟计算中，采用指数型内聚力来表征Si/Cu界面本构关系，对Cu薄层分别按照线弹性和遵守Ramberg-Osgood型弹塑性本构关系来处理。通过与实验结果校准的方法，确定了该纳米悬臂梁中Si/Cu界面的结合强度诸参数。研究发现，内聚强度和内聚能是该内聚力模型的主导性参数；Cu薄膜层遵从线弹性本构关系更为适合于描述Si/Cu界面的分层破坏；与块体材料相比，纳米尺寸的Cu材料表现出很高的屈服应力和硬化指数，因此在整个过程中产生的塑性变形很小，这与前述的实验结果是一致的。
2011 Vol. 32 (1): 10-20 [摘要] ( 849 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 827 )
21 形状记忆合金的热力学本构方程
周博;王振清
利用形状记忆因子,直观地描述了形状记忆合金(SMA)实现其超弹性与形状记忆效应的热力学宏观过程。根据热力学基本原理并假设SMA为各向同性材料，建立了描述复杂应力状态下SMA热力学行为的三维本构方程。该本构方程具有直观的表述形式且所含材料常数均可以通过宏观实验测定,克服了现存SMA三维本构方程由于表述形式复杂和材料参数不易测定等因素而不便于描述复杂应力状态下SMA热力学行为的局限性。该本构方程还克服了现存SMA三维本构方程不能描述含初始应力和初始应变SMA热力学行为的局限性。数值结果表明，该本构方程能有效地描述复杂应力状态下SMA在实现超弹性和形状记忆效应过程中的热力学行为，为SMA的工程实际应用提供了理论基础。
2011 Vol. 32 (1): 21-28 [摘要] ( 747 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 610 )
29 非均匀材料损伤破坏的多尺度耦合理论
张天军
2011 Vol. 32 (1): 29-36 [摘要] ( 634 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 706 )
37 多轴载荷下缺口疲劳寿命预测研究
李静
基于临界平面法，在对所建立适用于光滑薄壁圆管试件疲劳寿命预测模型分析的基础上，借助有限元应力应变分析，进一步将模型推广应用到了缺口试件的多轴疲劳寿命预测中,并利用坐标变换原理，明确了临界平面及有效循环变量的确定方法。在存在平均应力的情况下，分析了平均应力对疲劳寿命的影响，并对所建立模型进行了平均应力修正。
2011 Vol. 32 (1): 37-42 [摘要] ( 658 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 505 )
43 缝合复合材料层板低速冲击损伤研究
毛春见;许希武;田静;徐焜
通过三维动力学有限元法，以空间杆单元模拟缝线的增强作用，建立了缝合复合材料层板在横向低速冲击载荷作用下的渐近损伤分析模型。该模型考虑了缝合层板受低速冲击时的纤维断裂、基体开裂及分层等五种典型损伤形式，采用基于应变描述的Hashin失效准则和Yeh分层失效准则，并将其嵌入ABAQUS/Explicit用户子程序以实现相应损伤类型的判断及其材料性能退化。针对相同铺层的缝合与未缝合层板，模拟了低速冲击作用下的冲击响应和渐进损伤过程，数值结果与试验吻合较好，证明了该方法的合理有效性。同时探讨了冲击速度、缝合密度等对缝合层板冲击响应和损伤的影响。结果表明：有、无缝合层板的低速冲击响应具有类似的变化规律，缝合能够有效减小冲击损伤面积。随着缝合密度和缝线强度的增大，缝合对冲击损伤的抑制作用更为明显。
2011 Vol. 32 (1): 43-56 [摘要] ( 677 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 530 )
57 Hopkinson 拉杆试验的优化与高导无氧铜拉伸本构关系的确定
;侯延军;陈大年;马东方;吴善幸;王焕然
为有效测量试件中的应力、应变及应变率，Hopkinson拉伸试验（TSHB）必须作优化分析，所进行的数值模拟涉及试件与杆件等连接对于实验结果的影响。为减小上升前沿、惯性效应且使试件处于一维应力及均匀应力与应变状态，优化的试件具有一定的长度与形状要求。对于高导无氧铜，由准静态试验及不同应变率与温度的优化TSHB试验得到一系列应力-应变曲线，并被拟合确定J-C及Z-A型动态本构模型。利用所确定的动态本构模型数值计算的反射与透射的应变在一定程度上与实验结果一致。文中强调指出，必须采用全过程数值模拟，对TSHB试验进行优化设计，并且对所确定的试件动态本构模型进行代入校核，再现实验结果。
2011 Vol. 32 (1): 57-63 [摘要] ( 1480 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 540 )
64 压剪条件下预埋椭圆裂纹三维扩展实验研究
郭彦双;朱维申
试制出两种不同性质的脆性类岩石材料：透明的低温树脂材料和非透明的砂浆类材料。实验研究了这两种材料内置椭圆形裂隙的三维始裂、扩展过程及其破裂过程中声发射信号特征，并采用三维断裂理论确定了内部裂纹的三维始裂状态。实验结果表明，在单轴压缩荷载作用下，两种材料中内置裂隙初期破裂面形态基本一致，均为一对反对称的包裹状翼裂纹，但初始起裂位置有所不同。透明树脂试样中，初始的新生裂纹几乎在预制裂纹长轴端部附近同时起裂，但起裂点并不在裂隙长轴端部，而在砂浆类材料内的起裂位置则靠近短轴端部，亦不在短轴端部。相同条件下，两种材料的最终破裂状态明显不同，透明树脂试样是以宏观劈拉破裂为主，而砂浆类试样则以宏观剪切破裂为主，这可能与材料性质和三维裂隙的起裂位置不同有关。三维断裂分析结果与实验结果一致。二维简化模型仅为三维模型的主法平面上的特征解，无法反映出III型断裂模式在三维裂隙的起裂和扩展中的作用。三维断裂机制分析应加强对III型断裂模式及其相关的复合模式的深入分析。
2011 Vol. 32 (1): 64-73 [摘要] ( 689 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 535 )
       简报
74 电磁轨道发射状态下导轨侧面的局部接触应力分析
白象忠
电磁轨道发射时，导轨和电枢都有强电流通过，从而在导轨间形成强磁场并在电枢上作用有强大的推动力，与此同时，由于流经两侧导轨的电流方向相反而产生相互作用的斥力，电枢由于强电流而产生的焦耳热使得电枢膨胀，考虑到导轨对电枢横向位移的限制，则电枢对导轨的侧面形成压力。通过通入的直流电流的密度来计算两导轨间相互作用的斥力的集度，根据电枢电流密度计算自由电枢的净膨胀量，将导轨简化成受有一段均布载荷和一个刚印作用的半平面的力学模型，利用柯西积分可求得电枢与导轨接触面附近的局部的应力场，其计算成果可为导轨的强度设计提供依据
2011 Vol. 32 (1): 74-81 [摘要] ( 550 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 569 )
82 管道中具有累积效应的二阶谐纵向导波生成点的数值验证
徐鸿;王冰
利用非线性导波检测早期损伤的潜在优势，在于其对微裂纹或以微结构变化的形式表现出来的材料性能退化的敏感性。而长距离传播能力使得振幅具有累积效应的非线性二阶谐纵向导波成为检测管道的理想方法。本文提出了在均匀各向同性的应力自由弹性固体管道中，产生轴对称二阶谐纵向导波的方案，该方案使用同频零阶纵向导波作为激励波。根据相速度匹配条件得到与此方案相对应的可能的谐导波生成点后，利用另一条件即非零功率流对生成点进行了数值验证，最终确定了在管道中产生二阶谐纵向导波的生成点。
2011 Vol. 32 (1): 82-87 [摘要] ( 614 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 507 )
88 FRP-混凝土界面剥离破坏过程并行数值模拟
徐涛;唐春安;张永彬;袁琳
FRP-混凝土界面粘结性能和抗拉裂能力是外贴FRP片材加固混凝土结构技术的关键问题。基于FRP与混凝土界面面内剪切试验的结果，采用材料真实破裂过程三维并行分析(RFPA3D-Parallel)系统，对FRP-混凝土界面的粘结性能进行了三维并行数值模拟研究。数值试验再现了FRP-混凝土构件的三维破裂过程演化过程，清晰地反映了拉伸载荷作用下FRP-混凝土构件界面剥离破坏的规律，FRP-混凝土界面剥离破坏是一个细观损伤不断产生和宏观裂缝形成的渐进过程，可通过监测FRP-混凝土结构损伤演化过程的声发射来揭示FRP-混凝土结构在外载荷作用下的损伤程度。FRP片材在加载过程中的变形剥离破坏过程大致可以划分为四个阶段：(1)弹性变形阶段；(2)弹性软化阶段；(3)弹性软化剥离阶段；(4)软化剥离阶段。本文的数值计算表明RFPA3D-Parallel并行数值模拟方法为FRP片材-混凝土界面剥离破坏过程和机理研究提供了一个很好的途径，同时也为研究FRP-混凝土工程结构等的损伤断裂机理提供了一个新的分析手段，这对于土木建筑工程中FRP-混凝土结构的工程设计施工、损伤断裂控制及混凝土结构加固等研究无疑具有重要的理论指导和实践意义。
2011 Vol. 32 (1): 88-94 [摘要] ( 704 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 558 )
95 基于Green函数的动态载荷区间识别方法研究
王晓军;张红
2011 Vol. 32 (1): 95-101 [摘要] ( 696 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 650 )
102 基于Ogden公式的充压伸缩式水封非线性计算研究
刘礼华;王蒂;欧珠光;魏晓斌
DOI:
摘要：考虑橡胶类止水材料性能对水封设计的重要作用，本文采用Mooney-Rivlin公式和三项Ogden公式对橡胶类止水材料的单向拉伸、单轴压缩和剪切实验数据进行曲线拟合与研究。结合工程实例将该两种公式的拟合参数应用于充压伸缩式水封自由外伸量的非线性有限元计算中，并将计算结果与该水封自由外伸量模型实验进行对比研究。结果表明：三项Ogden公式比Mooney－Rivlin公式能更好地反映橡胶类止水材料的性能，在闸门水封设计中应用三项Ogden公式能更有效地提高其非线性有限元计算的精度，这为闸门水封结构的设计计算提供了有益的参考依据。
2011 Vol. 32 (1): 102-107 [摘要] ( 703 ) HTML (0 KB)  PDF   (0 KB)  ( 525 )
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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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