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2018年 39卷 6期
刊出日期：2018-12-28
论文
简报
论文
综述
 
       综述
553 导电性磁流变弹性体的研究进展
丁丽 胡涛 曹旭峰 白林凤 龚兴龙 宣守虎
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.039
磁流变弹性体（magnetorheological elastomer，MRE）因其独特的场相关性能在工程应用领域引起了广泛关注。本文介绍了MRE的最新发展，重点介绍导电性MRE在材料设计、力学行为和实际应用等方面的研究现状。本文从高性能导电性MRE的研制开始，讨论了材料与结构设计中涉及的关键问题；介绍了导电性MRE材料在磁场作用下的磁、力、电学行为的耦合作用机理和相关物理模型；之后对导电性MRE器件的研究现状进行了总结；最后展望了导电性MRE的发展潜力和面临的挑战。
2018 Vol. 39 (6): 553-577 [摘要] ( 311 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 191 )
       论文
578 多孔材料吸能行为对相对密度和冲击速度的依赖性
丁圆圆 郑志军 王士龙 周风华 虞吉林
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.030
多孔材料是一种优异的吸能缓冲材料，但由于其变形模式的非单一性以及动态应力应变曲线的难获取性，其吸能行为对相对密度和冲击速度的依赖性关系还并不完全明朗。本文基于不需要提前作本构假定的波传播法，开展了多孔材料的吸能行为研究。采用多孔材料的细观有限元模型进行Taylor冲击虚拟实验，获取全场质点速度时程曲线，结合Lagrange分析法得到多孔材料的局部应力应变信息，进而探讨了动态吸能性能对材料相对密度和冲击速度的依赖性。研究结果表明多孔材料的吸能行为可依据变形模式分为三个阶段。在冲击模式下，多孔材料单位体积吸能与相对密度成线性增加关系，此时惯性起主导作用；在过渡模式下，惯性的主导作用减弱，单位体积吸能量的增加速率随相对密度的增加而减弱；在准静态模式下，多孔材料只能发生微小的变形，其吸能很少。本文进一步获得了区别于多孔材料准静态应力-应变曲线的动态应力-应变状态曲线，并考察了其与相对密度之间的关系。结果表明：随着相对密度的增加，多孔材料的动态压实应变将变小，而动态塑性平台应力将提高。
2018 Vol. 39 (6): 578-586 [摘要] ( 248 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 189 )
587 基于水平集法的薄板加强筋分布优化理论研究
崔荣华 崔天晨 孙直 张维声 郭旭
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.034
基于水平集方法，提出薄板加强筋分布的拓扑优化理论。采用Kirchhoff板单元，通过刚度等效，分别使用不同的抗弯刚度表征薄板与加强筋，继而通过水平集方法描述加强筋的布局并进行加强筋分布拓扑优化。以最小柔顺度为设计目标，进行了几种典型载荷下加筋板结构的加筋分布优化设计，通过与变密度方法（SIMP）结果以及现有文献设计结果进行对比，验证了本文提出的加强筋分布拓扑优化理论。结果显示，本文方法能够避免灰度单元，获得清晰的加强筋优化布局和尺寸。
2018 Vol. 39 (6): 587-593 [摘要] ( 273 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 188 )
594 连续体结构破损-安全拓扑优化预估失效区域的理性准则
彭细荣 隋允康
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.024
本文指出，连续体结构拓扑优化研究方向，从2016年Zhou的研究开始，进入了一个新阶段：离散结构的设计继续从连续体拓扑优化的结果获益，同时连续体拓扑优化的理论可以从离散结构的拓扑优化中受益。借此新阶段，本文针对连续体结构破损-安全的拓扑优化问题，通过几何分析途径，建立了预估破损区域的理性准则，即给出了结构局部破损模式尺寸上、下限及相邻局部破损区域的间距上、下限。以此理性准则，分析了Janson及Zhou给出的破损区域预估分布策略的各自优缺点，并通过算例对于相关策略进行了验证。结果表明：Janson的策略过于保守而导致不必要的极大计算量；Zhou的无缝平铺的策略不能保证所有拓扑生成离散元件通过破损测试，但在多数情况下仍可以得到具有足够冗余的最优拓扑；本文提出的以满足理性准则的方式布置破损区域，可以保证所有拓扑生成离散元件通过破损测试，并保证得到更多冗余的最优拓扑。本文的研究表明，预估破损区域的理性准则条件，为连续体结构破损-安全拓扑优化问题，提供了表述局部破损区域的理论进展。
2018 Vol. 39 (6): 594-605 [摘要] ( 181 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 180 )
606 一维六方准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹的干涉效应
魏刚 肖万伸 席俊平
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.029
关于准晶中螺型位错偶极子与直线纳米裂纹干涉效应的问题，提出了一种可获得精确解的新方法。首先，将Gurtin-Murdoch表/界面理论推广运用到准晶材料中的纳米裂纹问题，建立了裂纹表面上含声子场、相位子场的应力边界模型；然后，利用复变函数中的共形映射方法，将直线裂纹问题化为单位圆孔问题；再借助于柯西积分方法获得了问题的封闭解；最后，数值结果表明：当裂纹的尺寸减小到纳米量级时，表面效应将对声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩产生显著的影响，从而改变其力学性能，即裂纹尺寸越小，表面效应越强，声子场和相位子场中的应力场、像力及像力偶矩的数值变化越大；螺型位错偶极子力偶臂的方向对像力的极值和自身平衡亦有较大影响。
2018 Vol. 39 (6): 606-613 [摘要] ( 170 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 212 )
614 CTS试样I/II混合型断裂特性数值计算研究
黄如旭 万正权
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.033
采用CTS试样研究I/II混合型断裂特性计算裂纹前缘应力强度因子时可采用解析公式，一旦裂纹发生扩展，解析公式便不再适用。文中采用有限元法研究紧凑拉伸剪切（CTS）试样在I/II平面混合型加载下的裂纹扩展行为。采用ANSYS建立CTS试样I/II混合型测试系统有限元模型，为模拟真实受力状态，在CTS试样-销-扇型夹具以及扇型夹具-销-U型夹具之间分别建立接触对进行接触力学分析。通过与解析公式结果进行对比验证了该数值方法的可靠性。采用最大环向应力准则（MTS），模拟了CTS试样不同加载角度下的裂纹扩展路径，获得了裂纹扩展路径中应力强度因子随裂纹长度的变化曲线，解释了裂纹扩展路径不与外载荷方向垂直的原因。结合文中计算结果，在CTS试样I/II混合型裂纹扩展速率实验测得裂纹长度与寿命的关系曲线a-N的基础上，便可得到材料I/II型混合型裂纹扩展速率曲线。
2018 Vol. 39 (6): 614-625 [摘要] ( 288 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 187 )
       简报
626 粘接多胞管三点弯曲实验与数值研究
王宗 李振环 张雄
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.019
基于实验和数值模拟方法，本文研究了一种易制备粘接多胞薄壁结构的弯曲性能，分析了粘接多胞管在横向三点弯曲加载下的变形和能量吸收性能。三点弯曲准静态实验表明：由于粘接的作用，通常情况下粘接多胞管的能量吸收性能高于其基本构成单胞管能量吸收的总和，但在某些情况下粘接可以带来70%的性能提升。借助于LSDYNA，我们计算模拟了三点弯曲实验，计算得到的粘接多胞管变形模式和力-位移曲线与实验结果吻合良好。此外，采用计算模拟方法，我还对三种不同接触条件下的结构响应进行了对比分析，结果表明：如果未出现明显的粘接脱开，则粘接多胞管的吸能特性与完整的多胞结构相当，否则其能量吸收性能会被严重削弱。
2018 Vol. 39 (6): 626-633 [摘要] ( 146 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 192 )
634 温度场作用下输流悬臂碳纳米管的颤振失稳分析
李明 方康 郑华升
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.028
以非局部弹性理论为基础，采用欧拉-伯努利梁模型，考虑碳纳米管的小尺度效应，应用哈密顿原理获得了温度场作用下的输流悬臂单层碳纳米管（SWCNT）的振动控制方程以及边界条件，依靠微分变换法（DTM法）对此高阶偏微分方程进行求解，通过数值计算研究了温度场中悬臂单层输流碳纳米管的振动与颤振失稳问题。结果表明：管内流体流速、温度场中温度变化情况与小尺度参数都会对系统振动频率以及颤振失稳临界流速产生影响。其中，小尺度效应将会降低悬臂输流系统的稳定性，使系统更为柔软；而高温场与低温场对系统动态失稳的影响不同，低温场中随温度变化值的增加，系统的稳定性提高；高温场这一作用效果恰好与之相反。
2018 Vol. 39 (6): 634-641 [摘要] ( 130 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 184 )
642 岩石含水蠕变损伤模型的开发与应用
陈陆望 李圣杰 陈逸飞 张开弦 刘延娴
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.018
摘要：为研究岩石含水率对蠕变的影响，将含水开关与蠕变损伤阀值引入蠕变模型，实现了含水劣化与蠕变损伤在本构关系上的耦合，建立了岩石含水蠕变损伤模型。模型与某软岩的三轴压缩蠕变试验结果取得了较好的拟合效果，并由麦夸特法+通用全局优化（LM-UGO）算法反演出了模型参数随岩石含水率的变化规律。在C++语言和FLAC3D中Fish语言的环境下，通过推导模型本构方程的三维差分形式，并利用FLAC3D所提供的接口实现了模型的二次开发。通过对开发的岩石含水蠕变损伤模型进行算例验证和分析，验证了模型的可靠性，也得出了软岩巷道蠕变变形随围岩含水率增大而增加的结论，进一步反映出蠕变模拟计算中考虑岩石含水率的必要性。
2018 Vol. 39 (6): 642-651 [摘要] ( 154 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 186 )
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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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