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2018年 39卷 5期
刊出日期：2018-10-28
论文
简报
论文
综述
 
       综述
439 纳秒脉冲激光烧蚀非晶合金的研究进展
宋璇 吴先前 戴兰宏 魏延鹏 蒋敏强
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.032
非晶合金是一类原子排列处于长程无序状态的新型结构材料，具有一系列优异的力学和物理性能，从而有望应用于国防、空天等关键领域。在这些领域的应用中，非晶合金易受到强激光或空间等离子体的作用而失效。同时，非晶合金在高能激光辐照下的结构响应本身也极具科学意义。因此，近年来这方面的研究得到了越来越多的关注。本文将重点关注纳秒脉冲激光对非晶合金在大气和水环境下的烧蚀，针对熔化、流体动力学失稳、爆炸沸腾、气泡动力学等烧蚀过程中的几种典型现象，简要介绍相关的实验和理论研究进展。最后，对未来值得进一步研究的方向进行了概述。
2018 Vol. 39 (5): 439-452 [摘要] ( 283 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 281 )
       论文
453 基于球面细分法的高效高精度近奇异积分计算
李光耀 何建平 董云桥 张见明
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.016
精确高效地计算近奇异积分，对边界元法的成功实施至关重要，也是边界元法在实际工程计算中面临的主要障碍之一。论文提出了一种基于球面细分技术的近奇异积分计算方法，可以精确计算任意基本解类型、任意单元形状和任意源点位置的近奇异积分。该方法首先通过计算源点到单元的最近最远距离，来确定球面细分的初始半径和终止半径；然后通过一系列半径呈指数级增长的球面来分割积分单元，得到一系列三角形和四边形子单元；最后把细分后得到的子单元变成弧形状，即三角形和四边形子单元分别变成扇形和环形子单元。由于球面细分是直接在三维笛卡尔坐标系下进行的，所以它适用于任何类型的单元。此外，由于基本解主要是源点到场点距离的函数，因此在同等精度下，近奇异积分在子单元的环向上所需要的高斯积分点数将大大减少。在径向方向上，由于球半径系列呈指数级变化，各个子块可以做到等精度高斯积分。数值算例表明，与传统近奇异积分计算方法相比，论文提出的方法更加稳定，精度更高。
2018 Vol. 39 (5): 453-461 [摘要] ( 207 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 271 )
462 功能梯度圆柱板中的周向衰逝导波
张小明 高安儒 禹建功 张博
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.025
与传播波模态不同，衰逝波模态波数为纯虚数或复数，它们随传播距离呈指数或阻尼式衰减。复数根描述的衰逝波对结构缺陷形状和尺寸的导波检测具有重要作用，但其求解却是非常困难的，通常要借助于各种迭代技术。本文提出一种计算求解衰逝波问题的改进的Legendre正交多项式方法，该方法可将复杂的变系数微分方程组计算转换为特征值求解问题，无需迭代便能计算得到包含实波数域、虚波数域和复波数域的完整的频散曲线。通过具体算例验证了提出方法的正确性。应用提出方法计算了不同梯度圆柱板中的衰逝导波，绘制了三维频散曲线，研究了不同径厚比和梯度场对衰逝导波频散的影响，分析了衰逝导波的位移和应力分布，讨论了衰逝导波的传播特性。
2018 Vol. 39 (5): 462-471 [摘要] ( 149 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 310 )
472 固定网格下基于光滑变形隐式曲线的孔形优化设计方法
王红鲁 蔡守宇 徐文涛 马会中
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.023
孔形优化设计是减缓开孔结构孔边应力集中的有效手段，其对应力分析精度和孔边曲线的几何表达能力都有着较高的要求．论文针对现有固定网格孔形优化方法分析精度较低和/或孔边曲线变形能力有限等不足，采用有限胞元方法在固定网格下对开孔结构进行高精度的力学性能分析，采用能够自由光滑变形的隐式曲线描述待优化的孔洞边界，进而建立优化模型并推导出相应的解析灵敏度计算公式，形成了固定网格下开孔结构孔形优化设计新框架．通过对不同载荷边界条件下的开孔平板结构进行孔形优化设计，表明本方法无需网格更新、灵敏度推导简便、力学分析精度高且优化设计空间大，能够有效降低孔边应力集中程度．
2018 Vol. 39 (5): 472-481 [摘要] ( 205 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 276 )
482 位移加载条件下微小尺寸单晶金属的应变突变模型及其间歇性塑性变形行为研究
罗静 张旭 郭惠丽 尚福林
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.017
微压缩实验发现，微小尺度单晶金属柱体在塑性变形过程中会发生显著的应变突变，呈现出特殊的间歇性塑性流动特征。本文以数百纳米直径的单晶Au柱体为研究对象，探讨其在位移加载条件下的间歇性流动行为。首先根据位移加载条件下的塑性变形特征，提出了分析其应变突变的三阶段模型。进一步结合经典晶体塑性理论框架的有限元方法，建立了以二阶功参量为基础的连续塑性力学模型。通过与实验结果相对比发现，新模型能够较好地描述位移加载条件下微小尺度面心立方单晶金属材料的应变突变现象，能够合理预测单晶柱体的特殊变形行为。此外，二阶功准则作为位移加载条件下应变突变现象的判据是有效的。进而使用该理论模型，探讨了微小金属柱体应变突变随机性、尺寸相关性以及率敏感性等问题。
2018 Vol. 39 (5): 482-491 [摘要] ( 175 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 270 )
       简报
492 爆炸荷载作用下饱和半空间中衬砌隧道弹性动力响应IBIEM模拟
刘中宪 琚鑫 梁建文
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.011
基于Biot两相介质理论，采用一种高精度间接边界积分方程法（IBIEM）研究了饱和半空间中浅埋衬砌隧道在内部爆炸荷载作用下的瞬态弹性动力反应。通过典型算例，给出了爆炸荷载作用下隧道附近地表位移、衬砌动应力、围岩径向位移和衬砌表面孔隙水压的时程响应，并对比分析了饱和半空间和全空间中隧道动力响应的区别。研究表明：覆土层厚度对浅埋隧道-围岩整体动力响应特征具有明显影响；衬砌表面透水状态对爆炸荷载的时程响应的影响不显著；随半空间饱和介质孔隙率增加，围岩受隧道内部爆炸影响程度降低，衬砌承担的爆炸作用增大；当和直达波、衬砌内部反射波的峰值叠加作用时，半空间表面反射波对衬砌隧道拱顶附近响应影响显著，使得衬砌动应力幅值、径向位移相比深埋情况大幅度增加。
2018 Vol. 39 (5): 492-503 [摘要] ( 119 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 280 )
504 碎片对铝合金薄板抗侵彻性能影响数值仿真研究
胡静 祝家奇 张银波 李剑峰 邓云飞
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.012
利用ABAQUS 有限元软件，采用合适材料参数及准则，建立平头弹及碎片撞击2A12-T4铝合金靶板的数值仿真模型。通过改变弹体与碎片之间的相对位置，研究弹体撞击靶板过程中碎片对其抗侵彻特性的影响规律及机理。通过数值仿真计算，分析弹体对靶体的撞击物理过程及失效机制。基于数值仿真计算结果可以发现，碎片对靶体抗侵彻性能受弹体速度以及弹体与碎片之间的相互位置等因素共同作用。对于靶体的抗撞击性能，弹体与碎片之间接触面积存在一个最佳值，接触面积太大或者太小都会减小靶板的损伤面积，从而减少撞击过程中靶板吸收的能量。
2018 Vol. 39 (5): 504-512 [摘要] ( 134 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 289 )
513 考虑颗粒破碎影响的粗粒土的剪切强度理论
徐永福
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.031
2018 Vol. 39 (5): 513-521 [摘要] ( 150 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 273 )
522 弹性地基圆板受集中力的快速无单元解法
肖勇刚 冯迪
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.014
本文基于无单元伽辽金法(EFGM)分析了集中载荷作用下弹性地基圆板的弯曲问题。针对问题特征提出了新的节点分布方案和点积分形式，并在此基础上对权函数参数的选取和集中载荷的处理方式作了相关研究。通过算例对比分析，本文方法正确，求解精度满足要求，且与传统无单元法相比计算速度更快。
2018 Vol. 39 (5): 522-529 [摘要] ( 133 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 266 )
530 冰在低温下的单轴压缩力学行为和破坏机制
张永康 李玉龙 汤忠斌 金康华 杨洪
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.026
利用带有低温装置的Instron5848材料实验机和分离式Hopkinson压杆装置（SHPB），在-10℃、-20℃和-30℃温度下，对多晶冰进行了应变率为10-4~102S-1范围内的单轴压缩力学性能实验，分析了实验结果的可靠性和有效性。研究发现：冰的压缩强度具有明显的温度和应变率敏感性，随应变率的增大、温度的降低而提高；压缩强度与应变率对数呈线性关系，应变率的升高会增强降温对压缩强度的强化效应。在研究的应变率和温度范围内，冰主要有径向膨胀、纵向劈裂和整体破碎三种破坏模式，裂尖能量得不到及时释放、冰体内氢键强度和裂纹滑移摩擦阻力增大是导致冰破坏模式不同和压缩强度增大的原因。
2018 Vol. 39 (5): 530-538 [摘要] ( 211 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 262 )
539 扩展边界元法分析切口和裂纹结构应力场的准确性
李聪 牛忠荣 胡斌 程长征
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2018.027
在线弹性理论中，切口/裂纹结构尖端区域存在奇异应力场，数值方法不易求解。本文建立的扩展边界元法(XBEM)对围绕尖端区域位移函数采用自尖端径向距离 的渐近级数展开式表达，其级数项的幅值系数作为基本未知量，而外部区域采用常规边界元法离散方程。两者方程联立求解可获得切口和裂纹结构完整的位移和应力场。扩展边界元法具有半解析法特征，适用于一般的切口和裂纹结构应力场分析，其解可精细描述从尖端区域到整体结构区域的应力场。作者研制了扩展边界元法程序，文中给出了两个算例，通过计算结果分析，表明扩展边界元法求解切口和裂纹结构应力场的准确性和有效性。
2018 Vol. 39 (5): 539-551 [摘要] ( 142 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 258 )
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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
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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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