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2020年 41卷 4期
刊出日期：2020-08-28
综述
研究论文
研究简报
 
       综述
293 民机机身结构耐撞性研究的进展与挑战
刘小川
应急着陆场景下的民机耐撞性与乘员安全直接相关，是民机安全性的重要体现，其中机身结构耐撞性是民机结构强度领域内的研究热点。机身结构耐撞性是复杂的非线性冲击动力学问题，涉及到结构的大变形、断裂失效与动态接触等。运输类飞机适航标准对机身结构耐撞性做出了明确规定，要求通过合理的设计，避免乘员承受过于严酷的冲击载荷，维持客舱内大质量体的有效约束，保持乘员的可生存空间以及维持乘员应急撤离通道的可用等，相关的设计需要通过实验方法或经验证的分析方法进行评估。本文对民机机身结构耐撞性研究中的几个关键问题，如紧固件和机械连接结构的冲击动力学行为，高效吸能元件与吸能结构设计方法，机身结构耐撞性评估的实验与数值方法等近年来的研究情况进行了分析，总结了主要研究进展，并分析了当前研究面临的主要挑战。
2020 Vol. 41 (4): 293-323 [摘要] ( 168 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 162 )
       研究论文
324 基于粗粒化方法的类超级碳纳米管自由振动研究
凌宇 王立峰
超级碳纳米管是在碳纳米管结构基础上，将每一根碳-碳键替换为碳纳米管而形成的新型结构。类超级碳纳米管是超级碳纳米管对应的宏观结构，在保持外观结构的基础上将尺度放大到宏观尺度。本文建立了类超级碳纳米管的粗粒化模型。基于粗粒化方法，研究了类超级碳纳米管的自由振动。分析了内外管半径以及长度对类超级碳纳米管振动行为的影响。与原结构有限元进行对比，结果表明粗粒化方法能有效的计算类超级碳纳米管的振动行为。
2020 Vol. 41 (4): 324-333 [摘要] ( 226 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 166 )
334 静水压作用下Nb3Sn多晶体超导临界温度退化的耦合模型
何宇新 乔力 石震天 杨绪佳
Nb3Sn超导材料主要用于强磁场超导磁体的制造。力学变形诱导的其超导临界性能退化给强磁场超导磁体装置的电磁性能指标和安全运行造成了极其不利的影响。针对静水压作用下，Nb3Sn单晶体和多晶体表现出的不同退化行为，本文基于Maki De Gennes（MDG）关系式，建立了描述Nb3Sn单晶体变形-超导临界温度耦合响应的本构关系，并借助于多晶体有限元方法，对静水压作用下Nb3Sn多晶体超导临界温度退化响应进行了预测，预测结果与实验结果定性吻合。模型实现了从Nb3Sn单晶体到Nb3Sn多晶体变形-超导临界温度退化响应曲线的一致性预测。研究结果有助于提高对Nb3Sn高场超导材料变形-超导电性能耦合行为的认识，为发展描述运行工况下Nb3Sn超导材料力-电磁-热多物理场多尺度耦合行为的建模与数值计算方法提供了一定的基础；同时，相关结果对于特殊工况下高场超导磁体性能的评估和高应变耐受性超导材料的制备也具有一定的指导作用。
2020 Vol. 41 (4): 334-342 [摘要] ( 170 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 161 )
343 电可通纳米尺度孔边均布多裂纹的电弹断裂分析
肖俊华
解析研究了面内电载荷和反平面机械载荷作用下压电体中纳米尺度圆孔边均布电可通多裂纹问题的断裂性能。基于Gurtin-Murdoch表面弹性理论，利用保角映射方法和复变弹性理论给出了裂纹尖端电弹场分布、电弹场强度因子及能量释放率的解析结果。阐述了无量纲电弹场强度因子、无量纲能量释放率的尺寸依赖效应，讨论了裂纹数量和缺陷几何参数对无量纲场强度因子和无量纲能量释放率的影响。结果表明：无量纲电弹场强度因子和无量纲能量释放率具有显著的尺寸依赖效应；考虑表面效应，孔径和裂纹长度相当时，电弹场强度因子达到最大；裂纹/孔径比对电弹场强度因子随裂纹数量变化的制约会随着裂纹数量的增加而逐渐消失；过大或过小的裂纹孔径比会削弱裂纹长度对能量释放率的影响。
2020 Vol. 41 (4): 343-351 [摘要] ( 201 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 164 )
352 基于有限元-时域分段自适应算法的围岩衬砌耦合渐进分析
肖帅 杨海天 冉春江
以开挖时间、一衬时间、二衬时间划分时间区段，考虑围岩与衬砌为弹性/粘弹性介质，将围岩的“位移/应力释放不完全”、开挖等影响模拟为载荷的渐进释放，提出一个有限元-时域分段自适应算法，求解围岩衬砌耦合问题，并通过数值算例对算法进行了验证。所提方法给出了各时间区段的关联条件；可更准确描述各变量随时间的变化；同时将原时空耦合问题转化为一系列空间问题，并利用有限元方法递推求解；当步长变化时可通过自适应计算保证稳定的计算精度。此外，还建立了一个载荷渐进参数的反问题数值求解模型，并给出了相关算例。
2020 Vol. 41 (4): 352-365 [摘要] ( 186 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 182 )
       研究简报
366 显式方法精确模拟形状记忆聚合物热力学行为
王晓明 肖衡
通过构建一个热耦合的多轴可压缩应变能函数，得到应力-应变、应力-温度和应变-温度之间的函数关系，建立形状记忆聚合物的本构方程.本文引入三个基于对数应变的不变量使得模型（i）可以模拟可压缩情况；（ii）适用于单轴拉伸和等双轴拉伸至少两个基准实验；（iii）多轴有效.通过显式方法（i）给出自由能和熵的具体表达，证明模型热力学定律；（ii）给出应变-应力，温度-应力以及，温度-应变的形函数具体表达.多轴模型在特定的情况下可以自动退化到各自的单轴情况. 通过调节形函数的参数，最终得到的模型结果和实验结果能够精确匹配.新方法建立的本构模型得到的结果能更加准确地指导形状记忆聚合物的工程设计。
2020 Vol. 41 (4): 366-378 [摘要] ( 170 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 167 )
379 基于LCF-Kriging模型的结构多失效模式可靠度计算
赵维涛 陈欢 祁武超
针对多失效模式下结构体系可靠度计算中的代理模型构建成本与计算精度如何权衡的问题，本文以减小体系失效概率预测方差为出发点，推导出最大贡献函数（LCF-Largest Contribution Function）来识别对体系失效概率方差影响较大的样本。LCF函数可减少对体系失效概率方差影响较小区域内样本数量，进而提高代理模型的计算效率；通过置信水平和允许相对误差建立LCF函数的学习停止条件，能够保证已有样本信息不浪费。本文选取能够对多个功能函数联合构建的多输出Kriging模型作为代理模型，基于LCF-Kriging模型并结合MCS对体系可靠度进行计算，功能函数的相关性可通过各失效模式的逻辑关系予以考虑。数值算例表明，在适当的学习停止条件下，对于串联、并联和串并混联的结构体系可靠度评估，本文方法均能在计算精度和计算效率之间达到满意平衡。
2020 Vol. 41 (4): 379-390 [摘要] ( 212 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 178 )
  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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