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2017年 38卷 1期
刊出日期:2017-02-28

论文
简报
论文
综述
 
       综述
1 形状记忆聚合物力学行为及其物理机制
吕海宝,冷劲松,杜善义
 

形状记忆聚合物是一类环境响应主动形变智能软材料,是智能材料与结构领域的新兴研究内容之一。宏观概括其物理和力学行为的研究热点,主要包括三个方面:材料与环境之间的信息交换(如热量、能量等),主动形变控制(如驱动方法、形变行为本构建模等),软材料及其结构力学(如相变/转变热力学、复合材料设计等)。形状记忆聚合物的记忆效应源于分子链段本征结构的热运动,受外场激励影响,是分子链段结构(包括构型和构象)松弛行为的宏观表象,遵循Arrhenius定律。本文从物理和力学两方面讨论了形状记忆聚合物的分子链段热力学行为及其熵弹效应、分子结构松弛力学行为、环境效应记忆行为的物理和力学机制,系统地对形状记忆聚合物分子结构本征属性及其物理机理、记忆效应转变机制及其力学内涵、温度记忆效应、多场耦合效应响应行为等热点和难点问题进行了分析和讨论。最后,论文展望了形状记忆聚合物力学行为研究的未来发展方向。

2017 Vol. 38 (1): 1-12 [摘要] ( 661 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 349 )
13 硬质陶瓷薄膜涂层力学特性研究进展
赵胤伯,黄橙,罗龙京,冯超,李腾飞,付涛,彭向和
制造和加工业的迅猛发展对刀具和模具材料提出了超硬、耐磨、耐热、强韧、寿命等要求。硬质陶瓷涂层以满足上述要求的优良力学性能和可设计性使其作为最富前景的刀具涂层材料受到广泛关注。实验、数值模拟和理论模型是研究硬质陶瓷涂层力学特性的主要方法,它们的结合可更好地揭示硬质陶瓷的力学特性、致硬机理及主要影响因素。本文从实验、数值模拟和理论模型三个方面综述了硬质陶瓷涂层及其力学特性的国内外研究进展,包括不同硬质陶瓷涂层的制备、力学特性测试与分析、硬质陶瓷涂层生长与界面研究、硬质陶瓷涂层的变形机制、分析模型与方法等。
2017 Vol. 38 (1): 13-38 [摘要] ( 314 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 371 )
       论文
39 电迁移诱发表面扩散下沿晶微裂纹的演化
杜杰锋,黄佩珍
随着微电子技术的快速发展,铜内连导线的失效问题日益受到关注。基于表面扩散和蒸发—凝结的经典理论及其弱解描述,建立描述电迁移下微结构演化的有限单元法,对铜材料内沿晶微裂纹在电迁移诱发表面扩散下的不稳定外形演化进行了有限元模拟。详细讨论了电场、形态比和晶界能与表面能比值对沿晶微裂纹演化的影响。结果表明:沿晶微裂纹在沿着晶界和电场方向发生漂移的过程中存在分节与不分节两种形貌演化分叉趋势,且裂腔分节存在临界形态比 和临界电场值 。当 或 时,沿晶微裂纹会沿着晶界分节成一大一小两个小沿晶微裂纹。沿晶微裂纹分节时间随形态比和电场的增大而减小,即形态比和电场的增大都使沿晶微裂纹加速分节。而临界电场值 随着形态比的增大而减小;临界形态比 随电场的增大而减小。也就是说形态比和电场的增大还将有助于沿晶微裂纹分节。此外,沿晶微裂纹分节时间要比晶内微裂纹的小,即晶界的存在有助于加速裂腔分节。
2017 Vol. 38 (1): 39-46 [摘要] ( 309 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 347 )
47 基于Riesz势空间分数阶算子的非局部粘弹性力学元件
庞国飞,陈文
将幂函数引入Eringen非局部线粘弹性本构,导出Riesz势形式的应力-应变关系。利用该关系,构造非局部弹簧和非局部阻尼器两类元件;利用元件的串联和并联,建立非局部Kelvin和非局部Maxwell粘弹性模型,推导模型的松弛模量和蠕变柔量。进一步,给出非局部粘弹性模型在生物组织超声波耗散建模中的应用。
2017 Vol. 38 (1): 47-54 [摘要] ( 298 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 384 )
55 泡沫铝填充金属薄壁圆管侧向压缩的实验和理论
刘志芳,黄志超,路国运,秦庆华
利用实验研究与理论分析相结合方法研究了泡沫铝填充金属薄壁圆管在准静态侧向压缩下的力学响应。基于能量法,建立了泡沫铝填充圆管和金属薄壁圆管在侧向均匀压缩时的瞬时侧向力、平均侧向力和总吸能的理论公式。对泡沫铝填充管与金属薄壁圆管进行了准静态侧向压缩实验,并且将实验结果与理论公式进行了对比,结果表明理论预测值与实验结果吻合较好。基于建立的理论分析模型,研究了管的几何尺寸以及泡沫铝材料的密度对结构的瞬时侧向力、平均侧向力、总吸能和比吸能的影响。结果表明,在准静态侧向压缩下,泡沫铝填充管的总吸能大于对应的金属薄壁圆管;泡沫铝填充管的侧向压缩力和总吸能随管长度、壁厚和直径的增加而增大;当填充材料泡沫铝密度增大时,填充管的总吸能与侧向压缩力均增加。
2017 Vol. 38 (1): 55-64 [摘要] ( 344 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 418 )
65 高度非线性孤立波与弹性大板的耦合作用研究
谢怡,王砚
一维颗粒链的一端受到一个有初速度颗粒的撞击,导致颗粒连中产生稳定传播的应力波——高度非线性孤立波,该应力波的波长、波速以及幅值都能保持很好的稳定性,且遇到边界才会反射. 孤立波是一种良好的信息载体,广泛应用于无损检测技术中. 基于孤立波的特性,研究高度非线性孤立波与弹性大板耦合作用,基于赫兹定律和板的内在非弹性理论,推导出晶体链与大板的耦合微分方程组. 用龙格库塔法求解该微分方程组,得到颗粒链中各颗粒的位移、速度曲线. 通过分析回弹波出现的时间、回弹波所携带的能量以及模量、厚度、重力等对孤立波的影响,发现反射孤立波对大板的弹性模量和厚度尤为敏感,此外,颗粒链的摆放对整个耦合过程也有影响. 研究的结果为孤立波对结构体的无损探伤提供了理论依据,该技术可实现对结构体的快速检查和可控性研究.
2017 Vol. 38 (1): 65-73 [摘要] ( 375 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 399 )
74 基于高阶变形理论的夹层板的弯曲与振动
李明成,郝加琼,邓宗白
考虑面板和夹芯的面内刚度和横向剪切刚度以及抗弯刚度,考虑了高阶剪切变形,根据横向剪应变分布情况给出横向剪切转角的位移函数,基于哈密尔顿原理,推导了基于高阶变形理论、适用于软、硬夹芯情况夹层板的基本方程。作为算例,以四边简支条件下的夹层板的弯曲与振动,在不同的面板与芯层的弹性模量比和厚度比下进行了计算,并与Reissner理论、Hoff理论以及邓宗白基于Reissner理论的修正模型的计算结果进行了对比。与前述理论与方法相比,本文方法考虑因素更为全面,对夹层板的适用范围更为广泛,计算结果更为精确。针对Nastran软件计算夹层板的振动问题,对其适用范围作了简要分析。
2017 Vol. 38 (1): 74-84 [摘要] ( 404 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 347 )
       简报
84 负梯度闭孔泡沫金属的力学性能分析
王江龙,王根伟
运用三维Voronoi技术生成闭孔梯度泡沫模型,结合有限元分析方法模拟负梯度闭孔泡沫金属在不同冲击速度下的力学行为。结果表明,随着冲击速度的提高,得到了与均匀泡沫一样的三种变形模式:准静态模式,过渡模式和冲击模式。通过对名义应力应变曲线和变形模式的研究,提出了一种新的定义局部密实化应变的方法,并研究了相对密度和密度梯度对它的影响。分别建立了相对密度和密度梯度与冲击速度的变形模式图。通过引入密实化因子,确定了三种变形模式对应的临界冲击速度。最后讨论了不同冲击速度下,密度梯度大小对泡沫材料能量吸收能力的影响。结果表明,在高速冲击的变形初期,密度梯度的绝对值越大,泡沫材料的能量吸收能力越强。
2017 Vol. 38 (1): 84-92 [摘要] ( 300 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 425 )
  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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