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2017年 38卷 3期
刊出日期：2017-06-28
综述
研究论文
研究简报
 
       综述
189 二维材料纳米尺度摩擦行为及其机制
李群仰，张帅，祁一洲，姚泉舟，黄月华
二维材料是指厚度仅有单层或数层原子的晶体或非晶材料，其优异的物理、力学和化学性能给纳米尺度超薄固体润滑材料的设计和发展带来了新的契机。同时，二维材料独特而简单的拓扑结构也为深入了解摩擦的微观机制提供了一个理想的对象。本文综述了以石墨烯为主的二维材料纳米尺度摩擦和磨损研究的进展。根据相对运动形式的不同，我们分别介绍了二维材料的层间滑动和表面摩擦行为，并详细阐述了这些独特行为背后的微观物理机制；同时我们还重点介绍了若干种影响和调控二维材料表面摩擦性能的典型方法和策略，以及二维材料纳米尺度的磨损行为及其失效模式。最后，我们还对纳米尺度二维材料摩擦研究进行了小结，并展望了该领域尚待探索的若干研究方向。
2017 Vol. 38 (3): 189-214 [摘要] ( 832 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 480 )
215 植物纤维增强复合材料力学高性能化与多功能化研究
李岩，李倩
论文从植物纤维的微观结构、化学组成以及力学性能入手，针对植物纤维增强复合材料的界面性能，综述了国内外采用植物纤维表面处理方法来提升复合材料力学性能的研究进展，分析了所遇到的瓶颈，并进一步从复合材料结构设计的角度出发，充分利用植物纤维独特的多层次、多尺度的微观结构特点，通过揭示植物纤维增强复合材料多层次、多尺度的界面力学损伤破坏机制，实现了植物纤维增强复合材料的界面调控和力学高性能化。在此基础上，提出了植物纤维增强复合材料兼顾阻燃和声学性能的结构设计原则和特有的界面力学研究方法。此外，也介绍了相关基础研究成果在航空、轨道交通等领域的示范应用，并针对实现绿色复合材料的结构功能一体化的应用提出了未来研究方向。
2017 Vol. 38 (3): 215-243 [摘要] ( 447 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 386 )
       研究论文
244 饱和砂土的循环边界面本构模
赵春雷，蔡国庆，赵成刚，张卫华
饱和砂土在循环加卸载过程中，土体发生显著的组构变化和塑性变形的累积。试验现象分析表明，循环过程中，砂土的首次与再循环塑性模量既有区别又有联系。因此，论文引入考虑组构变化的剪胀内变量，并提出循环塑性模量的关系式，真实描述上述两种现象；进而基于已有本构模型的基础上，建立饱和砂土的循环边界面本构模型。最后，将饱和砂土的模型预测结果与三轴试验结果进行验证对比，得到较好地吻合，这表明该模型能够合理反映饱和砂土循环加卸载的变形行为。
2017 Vol. 38 (3): 244-252 [摘要] ( 426 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 402 )
253 波动钻压下阶梯钻柱系统稳定性研究
赵广慧，唐松，梁政，李举
处于狭长井筒中的钻柱，其动力响应受到钻具组合、内外钻井液流动以及钻井参数等因素的影响，钻柱动力失稳导致的剧烈振动是井壁坍塌和钻具失效的重要原因。考虑到钻杆和钻铤在刚度和线密度上存在很大的差别，论文将钻柱简化为单阶梯输液管柱，钻井液沿着钻柱内部向下泵入并从环空返回地面。耦合考虑钻柱自重、随时间简谐变化的波动钻压、稳定器以及钻井液的水动力和阻尼力，建立了直井中钻柱横向振动的解析模型。利用有限单元法离散为四阶常微分方程后，采用Bolotin法得到临界频率方程确定系统的不稳定区范围，研究了钻压、钻杆长度、稳定器安装位置、钻井液的流速和密度等参数对系统稳定性影响的机理。研究表明：钻压的平均值和波动幅值都是钻柱失稳的驱动因素，而系统的稳定性对处于受拉状态的钻杆的长度变化不敏感。在论文所研究的参数范围内，降低钻井液流速和密度、下移稳定器的安装位置均有助于增强系统的稳定性。
2017 Vol. 38 (3): 253-262 [摘要] ( 231 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 390 )
       研究简报
263 有限尺寸下双材料界面附近裂纹位置对裂纹尖端的影响
曹悦，施冬莉
随着复合材料的应用和发展，不同材料组成的界面结构越来越受到人们的重视。界面层两侧材料的性能相异会引起材料界面端奇异性，同时界面和界面附近存在裂纹会引起裂尖处的应力奇异性。因此双材料界面附近的力学分析是比较复杂的。本文建立双材料直角界面模型，在材料界面附近预设初始裂纹，计算了有限材料尺寸对界面应力场及其附近裂纹应力强度因子的影响。运用弹性力学中的 Goursat 公式求得直角界面端在有限尺寸下的应力场以及其应力强度系数。通过叠加原理和格林函数法进一步得到在直角界面端附近的裂纹尖端应力强度因子。计算结果表明，在适当范围内改变材料内裂纹与界面之间的距离，界面附近裂纹尖端的应力强度因子随着裂纹与界面距离的增加而减少，并且逐渐趋于稳定。分析结果可以为预测双材料结构复合材料界面失效位置提供参考。
2017 Vol. 38 (3): 263-270 [摘要] ( 529 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 409 )
271 任意边界条件下环肋圆柱壳振动特性的建模与求解
王金朝，曹贻鹏，黄齐上，张润泽
边界条件对环肋圆柱壳的振动特性有重要影响。基于能量法，把环肋看作离散模型，构建了任意边界条件下加环肋圆柱壳的动力学模型。采用一种改进的傅里叶级数作为位移容许函数,通过瑞利里兹程序求解结构的拉格朗日方程，得到环肋圆柱壳的振动模态和频响特性。通过与实验和有限元(FEM)方法的计算结果进行对比，验证了论文方法的准确性，在此基础上分析了环肋偏心方式、截面尺寸、位置分布和边界弹簧刚度等参数对环肋圆柱壳振动特性的影响。
2017 Vol. 38 (3): 271-280 [摘要] ( 297 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 350 )
281 沥青混合料三点弯曲断裂的扩展有限元模拟
程一磊，杨新华，张川川
利用随机骨料生成和投放算法建立沥青混合料两相异质模型，借助ABAQUS软件开展了分别在跨中、偏中20mm和40mm不同位置包含预切口的沥青混合料三点弯曲试件断裂行为的扩展有限元模拟，分析了预切口位置对裂纹扩展路径、载荷位移曲线等的影响规律，并与实验结果进行了比较。结果表明，预切口偏离跨中越远，裂纹扩展方向偏离预切口延长线的角度越大，试件的峰值载荷越大，对试件承载能力的削弱越弱。实验和数值模拟结果在定性上的一致性表明，利用扩展有限元方法模拟沥青混合料断裂行为是可行的。
2017 Vol. 38 (3): 281-286 [摘要] ( 372 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 339 )
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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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