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2021年 42卷 1期
刊出日期：2021-02-28
综述
研究论文
研究简报
综述
1
固体电介质中的挠曲电效应
梁旭，尚红星，邓谦，胡淑玲，申胜平
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.053
挠曲电效应通常描述为非均匀变形如应变梯度引起的电极化或者电场梯度引起的变形。由于应变梯度能够局部破坏晶体的反演对称从而在材料中诱导电极化，因此挠曲电效应是固体电介质材料中普遍存在的一种力电耦合效应。由于应变梯度和电场梯度均随材料尺寸的减小而迅速增大，在宏观尺度通常被忽略的挠曲电效应在微纳尺度反而起着非常重要的作用，会显著影响材料的物理性能。与压电效应和电致伸缩效应相比，挠曲电效应具有独特的尺寸依赖特征，其不受材料对称性和铁电材料居里相变温度的限制。本文综述了固体电介质中的挠曲电效应，并重点从理论、材料和应用方面综述了固体电介质中挠曲电效应的研究进展，对挠曲电效应的独特性能进行了详细地讨论，最后本文展望了固体电介质中挠曲电效应相关研究的开放性问题和发展方向。
2021 Vol. 42 (1): 1-32 [
摘要
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研究论文
33
一种基于深度学习的超声导波缺陷重构方法
李奇，笪益辉，王彬，蒋浩，Dianzi Liu, 钱征华
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.041
超声导波检测因其传播效率高、耗能少等优势成为了无损检测领域的重要研究方向。目前已有的利用超声导波进行结构缺陷探测和定量化重构的方法主要由相关的导波散射理论推导得出。然而，由于导波散射问题本身的高复杂性，使得在推导上述理论方法时引入一些近似假设，降低了重构结果的质量。另外，有些方法通过优化迭代的方式提高重构精度，又会增加检测的时间成本。有鉴于此，本文探索了一种将卷积神经网络与导波散射理论模型以局部融合的方式实现缺陷定量化重构的新方法。应用样本数据训练后的神经网络实现缺陷定量化重构，弥补缺陷重构过程中的理论模型误差，同时去除在实际检测过程中所存在的环境噪声。本文以利用SH导波重构平板中的减薄缺陷为研究对象，通过数值模拟验证了该方法在缺陷重构时具有高效率和高精度的特点，特别是对矩形缺陷的重构，新方法的结果精度比波数空间域变换法的精度提高了近200%。
2021 Vol. 42 (1): 33-44 [
摘要
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45
矿物凸起在贝壳珍珠母界面中摩擦耗能机理的研究
温轶，原亚南， 张作启
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.043
论文建立了珍珠母矿物质板相对滑移时表面矿物凸起相互攀爬摩擦的理论模型，得到了界面等效摩擦性能可以表示为两个无量纲参数的函数：凸起高宽比α=A/l、凸起高度与板厚度比β=A/D。理论预测与有限元模拟结果对比，两者符合良好，验证了理论模型的有效性。通过理论和计算分析，得到以下结论：（1）矿物质表面凸起的存在对板间界面摩擦起到了显著的增强作用；（2）等效界面摩擦系数随α增大而增大，但与β无关；（3）α和β的提高均能提高界面等效剪切强度和摩擦耗能。该研究揭示了矿物质板表面凸起的微结构特征对界面摩擦耗能机制的影响规律，对于理解珍珠母贝壳等承力生物材料的界面增强增韧机理和指导相关仿生复合材料的设计有重要意义。
2021 Vol. 42 (1): 45-52 [
摘要
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53
功能梯度界面相对周期分布纤维增强复合材料反平面剪切的影响
杨绘峰，高存法
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.030
基于复变函数理论和边界配点法，探索了功能梯度界面相在周期均匀分布纤维增强复合材料反平面剪切问题中所起的作用。由于纤维在复合材料基体中的周期分布是均匀的，将其简化成含一功能梯度界面相夹杂的方形单胞。采用分层均匀化方法，将功能梯度界面相离散成K层界面层。当K足够大时，每个界面层可视为匀质材料，同时计算得到的复合材料宏观性能趋于定值。根据单胞内的基体、界面相和夹杂的几何外形特点，分别给出复势函数的级数形式，这些复势函数在各组分的相邻界面应满足连续性条件，在单胞的外边界应满足周期性边界条件和远场加载条件，从而确定复势函数中的待定系数，进而根据平均场理论确定复合材料有效模量。主要探讨了夹杂体积分数、各组分模量、功能梯度界面相的模量渐变形式等因素对纤维增强复合材料性能的影响。结果表明：不管基体模量相对于夹杂模量是大还是小，都有对应的界面相模量渐变形式可使夹杂周围的等效应力集中系数减小；另外还发现仅当夹杂模量较大时，功能梯度界面相模量的变化方式对复合材料有效模量产生不可忽视的影响。
2021 Vol. 42 (1): 53-62 [
摘要
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63
依据各向异性分形理论的固定结合面椭圆弹塑性法向接触刚度建模及仿真分析
谭文兵，兰国生， 张学良， 孙万， 温淑花，陈永会
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.039
依据各向异性分形几何理论，将结合面微凸体拓展为椭球体，结合微凸体接触点面积大小分布函数以及概率论相关理论获得关于椭圆形接触点接触面积以及离心率的二维联合分布密度函数，应用椭球体的赫兹接触理论，进而建立了依据各向异性分形理论的结合面椭圆弹塑性法向接触刚度模型，并采用MATLAB软件对影响结合面法向刚度的相关因素进行了数值仿真及结果分析。结果表明：结合面椭圆形接触点离心率分布情形对结合面总刚度具有明显影响，结合面总刚度随形状参数 的增大而增大，却随着形状参数 的增大而减小；结合面法向刚度随法向载荷的增大而增大；在同一载荷作用下，结合面法向接触刚度随塑性指数增大而增大，随分形粗糙度的增大而减小，但是随分形维数的增大而先增后减。该模型对模型优化进而提高计算精度提供了一定的理论依据。
2021 Vol. 42 (1): 63-76 [
摘要
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研究简报
77
基于不同板理论的嵌于柔性层中薄膜的皱曲分析
邵国航，聂国华
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.044
论文对于柔性层-薄膜-柔性层三层结构系统，基于经典板理论、一阶剪切变形理论和高阶剪切变形理论，分别推导给出薄膜皱曲的控制方程。对于两个柔性层，则把它们处理成具有有限厚度的平面应变弹性体。针对上下柔性层固支边界或自由边界条件，利用线性扰动动方法得到柔性层对薄膜的横向压力差，最终获得确定薄膜具有周期性正弦型皱曲的临界载荷方程。同时，对结构系统建立了有限元数值模型，通过模拟结果与三种板理论的结果进行了比较，验证了理论解的精确性和适用性。最后，进行了参数和极限情况分析，阐述了上下层边界条件、薄膜和柔性层的材料和几何参数对临界值的影响。
2021 Vol. 42 (1): 77-86 [
摘要
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87
磁场对不同温度场中输流悬臂碳纳米管动态特性的影响
李明，吕刘飞，郑华升，方康
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.027
本文在采用经典欧拉-伯努利梁模型的基础上，引入考虑小尺度效应的非局部弹性理论，着重研究不同温度场中输流悬臂单层碳纳米管系统（SWCNT）在外加纵向磁场作用下的颤振失稳问题。基于哈密顿原理获得了该流固耦合系统的振动控制方程及相应的边界条件，应用微分变换法（DTM法）求解此高阶偏微分方程，通过数值计算研究了不同温度场中施加纵向磁场对系统动力学特性的影响。结果表明：施加纵向磁场在不同温度场中都将增强输流悬臂碳纳米管的动态稳定性。然而，这种增强程度却与温度场的变化量有关，在不同温度变化量下，磁场对系统稳定性的增强程度有一个峰值，这意味着，实际应用中，为了提高这类流固耦合系统的动态稳定性，一味提高纵向磁场强度并不可取。
2021 Vol. 42 (1): 87-93 [
摘要
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94
DP钢板应变路径多步演变下的弹塑性力学行为
廖娟，陈珊珊， 薛新，向红亮
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.038
针对DP高强双相钢板在复杂载荷作用下的弹塑性力学特征，提出利用三步拉伸力学实验，对比分析单轴循环加载和非等轴加载下材料的各向异性硬化、永久软化和弹性模量衰减特性等力学行为，揭示应变路径多步演变下的弹塑性力学特性。研究结果表明：材料再加载初期的瞬态行为与应变路径有关，在初期瞬态阶段显示出明显的各向异性，且再加载角度、预应变量以及马氏体含量的增加都会加剧两种DP钢过渡期后的应力软化行为。同时对不同加载下DP钢弹性模量的演化进行了对比，发现弹性模量的衰减程度也随着再加载角度，预应变量和马氏体含量的增加而增加，弹性模量衰减程度在多步非等轴加载比单轴循环载荷作用下表现更明显。
2021 Vol. 42 (1): 94-106 [
摘要
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编辑部公告
Acta Mechanica Solida Sinica入选2021年国际影响力TOP期刊榜单
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”
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”
2020年度Acta Mechanica Solida Sinica 影响因子达到2.161
重要通知
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
Acta Mechanica Solida Sinica (AMSS) 入选“2019中国最具国际影响力学术期刊”
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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