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2014年 35卷 1期
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论文
简报
论文
 
       论文
1 轻质金属点阵夹层板热屈曲临界温度分析
袁武 王曦 宋宏伟 黄晨光
本文针对均匀温度场下四边简支和四边固支金属点阵夹层板的临界热屈曲温度进行了求解和参数影响分析。将点阵夹芯等效为均匀连续体，并且将夹层板的剪切刚度近似为点阵夹芯的抗剪切刚度，忽略夹芯的抗弯刚度且认为夹层板主要由面板来提供抗弯刚度。对于无法获得解析解的四边固支条件，通过对未知变量进行双傅里叶展开的方法求解了Ressiner夹层板模型的临界屈曲温度，理论分析结果与有限元计算结果吻合良好。进一步分析了不同边界条件、点阵胞元构型、点阵材料相对密度、面板厚度等对临界屈曲温度的影响规律。
2014 Vol. 35 (1): 1-7 [摘要] ( 374 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 539 )
8 空气耦合层状复合材料的声传播研究
刘磊 杨扬 潘永东 仲政
本文研究了空气耦合层状复合材料的声传播。从基本波动方程出发，由气固边界条件，利用势函数法求解声波任意角入射层状复合材料的声传播，并通过数值计算得到其透声系数幅度和相位随频率变化的规律。基于MATLAB建立了测量任一入射角透声系数的实验平台，并对复合材料试样进行了实验，得到的透声系数幅度与理论计算结果吻合，说明了所建立的声传播理论和实验检测方法的有效性。
2014 Vol. 35 (1): 8-14 [摘要] ( 206 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 640 )
15 带功能梯度材料的压电底层中周期裂纹对SH波的散射
刘俊俏
本文研究了压电材料底层中周期裂纹对SH波的散射，通过渗透边界条件和界面上连续边界条件，将问题转化为一组带Hilbter核的奇异积分方程。利用利用切比雪夫多项式逼近方法求解Hilbter核的奇异积分方程，给出了标准动应力强度因子和电位移强度因子的表达式。最后通过数值算例说明了几何参数、物性参数，入射波频率和振幅等对强度因子的影响.
2014 Vol. 35 (1): 15-20 [摘要] ( 180 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 547 )
21 PWAS激励Lamb波的谱有限元建模及参数研究
孙虎 周丽
基于谱有限元法发展了一种由压电晶片主动传感器(PWAS)、胶层和主结构组成的三层模型，来模拟PWAS激励结构中Lamb波的传播。首先在各层使用不同的梁理论，推导PWAS-胶层-主结构三层模型的控制方程和力的边界条件，建立谱有限元模型。通过和传统的有限单元法进行比较，表明了在显著提高计算效率的同时，所发展谱有限元模型在分析结构中Lamb波传播上仍具有较高的精度。分析了激励频率、PWAS长度与厚度、胶层厚度等参数变化对输出电压信号的影响，可以为基于PWAS和Lamb波的主动健康监测技术提供参考。
2014 Vol. 35 (1): 21-29 [摘要] ( 194 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 638 )
30 一种随机裂纹结构的裂纹扩展路径分析方法
姜潮 龙湘云 韩旭
裂纹结构中存在大量不确定性因素，如裂纹长度、材料性质、外部载荷等，裂纹扩展路径的不确定性分析对研究随机裂纹结构损伤和断裂的力学特性并预测其性能及可靠性具有重要意义。本文提出了一种适应于混合载荷模式下随机裂纹结构的裂纹扩展路径分析方法。该方法考虑了裂纹长度、材料性质和外部载荷等的随机性，并通过蒙特卡洛方法对随机参数空间进行采样。采用比例边界有限元方法计算结构应力强度因子，进而模拟单次裂纹扩展路径。在此基础上，通过概率分析方法获得随机裂纹结构中裂纹扩展路径的统计特性。最后给出了两个数值算例验证了本文方法的有效性。
2014 Vol. 35 (1): 30-38 [摘要] ( 179 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 464 )
39 冻土单轴动态加载下的力学性能
张海东 朱志武 宁建国 宋顺成 蒋晗
研究冻土的动态力学性能对于地下工程人工冻结法施工等具有重要意义。本文应用分离式霍普金森压杆(SHPB)，研究了冻土单轴动态加载下的力学性能，涉及-3、-8、-13、-17、-23和-28℃共6个负温的冻土，应变率范围350～1200s-1。获得了相应条件下的冻土应力应变关系。冻土的单轴动态应力应变曲线具有脆性特征。发现冻土具有温度和应变率效应，其强度随温度降低和应变率增大而增大，最终应变随应变率增大而增大。冻土温度越低，应变率敏感性越强；加载应变率越高，冻土的温度效应越显著。文中提出的粘弹性损伤型本构模型能够较好的描述6个温度冻土的应力应变关系。
2014 Vol. 35 (1): 39-48 [摘要] ( 185 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 464 )
49 基于共旋列式的空间梁的稳定性分析
王振 孙秦
基于独立于单元的共旋列式(EICR),将一种几何线性的无剪切锁死的Timoshenko梁单元扩展用于空间梁结构的几何非线性分析。考虑到三维分析中发生大转动时转动顺序的不可交换性，也即转动自由度不能作为向量采用加法规则更新，采用了四元变量来存储和更新转动自由度，使得共旋列式适用于位移任意大和转动任意大但应变很小的几何非线性分析。同时改进了Riks弧长法使之适用于带有大转动的三维几何非线性分析。给出了几个数值算例，结果表明本文方法具有较高的计算精度和效率。
2014 Vol. 35 (1): 49-56 [摘要] ( 199 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 501 )
57 多分辨率Timoshenko梁单元
夏逸鸣 唐敢 江世永
基于Timoshenko梁的假定，通过基本节点形函数的扩展，并在梁区域上进行伸缩和平移，本文构建了基函数系，由此生成相互嵌套、逐级包含的位移空间序列，最后，采用最小势能原理，得到梁的平衡方程，从而构造了多分辨率Timoshenko梁单元。该单元具有如下特性：1．可通过自由调节单元分辨率的大小来增减单元的网格节点数量，从而调整单元的计算精度，其精度与相同网格划分条件下任意多个传统梁单元计算的相一致；2．经重新划分网格后的单元整体刚度、质量矩阵及等效节点荷载向量可直接获得，不像传统梁单元那样需要重新生成；3．与传统梁单元一样可以很方便地处理各种边界条件。本文首次将多分辨率概念引入到传统的Timoshenko梁单元中,并构建了梁结构网格划分的数学依据—位移空间序列，同时，揭示了共同节点可以采用人工叠加方法形成整体刚阵的缘由—连续的节点扩展形函数。
2014 Vol. 35 (1): 57-62 [摘要] ( 377 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 460 )
63 基于统一强度理论的组合厚壁圆筒弹塑性统一解
赵均海 朱倩 张常光 王苏
基于统一强度理论，考虑中间主应力效应及拉压不等特性，对双层和多层厚壁圆筒进行弹塑性分析，分别建立了材料相同双层厚壁圆筒最佳分层半径、套装压力和套装过盈量的基本解，以及组合厚壁圆筒的弹塑性统一解，得出统一强度理论参数、拉压比、半径比和组合筒体层数对统一解的影响特性。该结果具有通用性，适用于拉压异性组合厚壁圆筒压力容器的相关问题；考虑中间主应力的影响，能充分发挥组合筒体的强度潜能，为组合厚壁筒的设计及工程应用提供一定的参考。
2014 Vol. 35 (1): 63-70 [摘要] ( 356 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 507 )
       简报
71 复合材料层合板的谱随机无网格伽辽金法
周立明 孟广伟 刘昕晖 温泳
针对基于摄动理论的计算方法不适用于分析随机结构参数大变异问题，提出谱随机无网格伽辽金法，该方法基于随机场正交分解理论，将随机场采用Karhunen-Loève级数展开为一系列不相关随机变量，再引入结构位移随机响应的混沌多项式分解，结合无网格伽辽金法，从而导出含随机变量的复合材料层合板的谱随机无网格伽辽金法，给出结构响应的统计特征值的计算公式，该方法既适用于随机参数大变异情况，又具有无网格法的优势；数值算例结果表明该方法是正确有效的。
2014 Vol. 35 (1): 71-76 [摘要] ( 174 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 477 )
77 2.5维自愈合C/SiC复合材料的压缩力学行为
梁仕飞 矫桂琼
试验研究了2.5维自愈合C/SiC复合材料的压缩力学行为，根据材料的细观结构特点，建立了压缩载荷下的损伤力学模型，得到了经纬向压缩的非线性应力应变关系，预测结果与试验值吻合较好。结果表明，经向和纬向的力学行为不同，纬向的压应力逐渐增大时，切线模量逐渐增大，压缩强度为270.05MPa，而经向压应力逐渐增大时，层间损伤逐渐发生，经纱承受的弯矩越来越大，切线模量逐渐降低，破坏强度为128.66MPa。
2014 Vol. 35 (1): 77-84 [摘要] ( 355 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 591 )
85 无限粘弹性平面中椭圆孔口变边界过程的复变函数解答
王华宁 何平 蒋明镜
工程中存在一类几何边界随时间变化的变边界结构，例如土木工程中处于施工阶段的结构。本文以粘弹性岩体中隧道开挖为背景，尝试用变边界问题对应关系和平面弹性复变方法求取无限平面中椭圆孔口自相似变边界情况下的解析解答。首先建立了复变函数法求解变边界粘弹性问题的基本步骤和公式。然后通过建立逆映射函数将已知?平面复位势转至z平面，从而解耦参与拉普拉斯变换的时间与孔口映射函数所带来的时间，从而导出了粘弹性类材料的应力与位移的统一表达。作为一个例子，本文选择Boltzmann粘弹性模型，代入模型参数后得到积分形式的位移、应力解析解，通过与数值解的比较验证了该解答的可靠性，并通过一个算例分析了变边界过程对位移、应力的影响。分析结果显示，采用不同变边界过程的位移、应力变化形态和数值均有差别。本文解答可用于进行地下椭圆孔型隧道在开挖过程中的力学分析，为实际工程提供初步设计的手段。此外，本文给出的方法可用于推导任意形状孔型变边界问题的解答。
2014 Vol. 35 (1): 85-94 [摘要] ( 216 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 429 )
95 周期裂纹和刚性线尖端场干涉效应研究
肖俊华 徐耀玲 王美芬 张福成
研究双周期裂纹和刚性线夹杂非均匀材料的反平面剪切问题。基于保角变换技术和椭圆函数理论，获得了问题应力场的全场精确解，给出了裂纹和刚性线尖端应力强度因子的封闭形式解答，讨论了裂纹和刚性线尖端场的干涉效应。数值结果表明：改变水平和垂直分布周期对裂纹和刚性线尖端场影响明显不同；裂纹长度2a逐渐增大时(0≤a/ω1≤0.5)，裂纹尖端应力强度因子从1逐渐增大到无限大，而刚性线的尖端场变化不大；刚性线长度2d逐渐增大时(0≤d/ω2≤1)，刚性线尖端应力强度因子逐渐减小，而裂纹的尖端场仅略微增大。
2014 Vol. 35 (1): 95-100 [摘要] ( 180 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 486 )
101 影响结构优化理性准则法优化效果的关键问题研究
陈树勋 韦齐峰 黄锦成 李志强
深入仔细分析决定理性准则法优化效果与优化效率的关键问题——准则是否准确和迭代计算是否收敛。首次提出：在结构优化中，重量作为设计资源除有改善结构性能的一面之外，还会有作为载荷导致结构性能劣化的矛盾的另一面。虚功准则方程组忽略载荷导数，无法考虑重量矛盾作用的另一面，这种忽略不能视为合理近似。因为对于航空航天器、高精度天线和高速运行的机械、车辆等以自重和惯性载荷为主的一大类工程结构，这种忽略导致虚功法，得到的解离最优解相差甚远。导重准则法是严密推导的理性准则法，克服了虚功法准则不准的缺陷，优化效果大幅度提高。理性准则法最后归结为非线性准则方程组的迭代求解，由于工程结构优化的准则方程组难以满足其严格的收敛条件，而可采用步长因子法求解，可以证明使迭代收敛的步长因子一定存在，并可给出步长因子理论取值范围和实际取值方法。以十杆桁架考题和两个天线结构优化为例验证了以上论点。
2014 Vol. 35 (1): 101-107 [摘要] ( 197 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 520 )
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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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