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2022年 43卷 6期
刊出日期：2022-12-28
综述
研究论文
 
       综述
669 磁敏弹性膜的研制、性能表征及应用研究进展
冯佳宾 赵悦 姜宇佳 冯晓磊 李明捷
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.029
磁敏弹性膜是一种新型的智能材料，其力学、电学、磁学、声学等性质能够受外加磁场的控制，从而在多个领域展现在广泛的应用前景。本文首先从材料设计、制备工艺、结构设计等方面综述了磁敏弹性膜的研制方法，随后详细阐述了磁敏弹性膜的力学、电磁、声学等性能表征及内部机理，最后介绍了磁敏弹性膜在传感器、执行器、柔性机器人等领域的应用，在上述基础上，展望了磁敏弹性膜的发展，也提出了面临的问题及挑战。
2022 Vol. 43 (6): 669-691 [摘要] ( 153 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 82 )
       研究论文
692 Hermite梯度重构核近似配点法及其在功能梯度材料板的静力分析中的应用
王莉华 廖樟增 刘义嘉 杨帆
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.023
由于直接配点法在求解边值问题时边界上的求解精度较低，本文提出了Hermite梯度重构核近似配点法（HGCM）来改进边界求解精度。重构核近似是无网格法中一种常用的近似函数，但是其在求解高阶导数时格式复杂且非常耗时。HGCM采用梯度重构核近似构建形函数的任意高阶导数，提高了计算效率；通过Hermite配点法构建离散方程，提高了边界求解精度。这种方法在求解对应变系数四阶偏微分方程的功能梯度材料板的静力问题时精度高，计算效率高，并可进一步推广应用于高阶偏微分方程描述的边值问题。
2022 Vol. 43 (6): 692-702 [摘要] ( 135 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 106 )
703 岩石化学腐蚀-围压细观损伤本构模型与离散元模拟研究
陈有亮 陈奇键 肖鹏 杜曦 王苏然
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.024
基于Lemaitre应变等价性假设理论，假定受水化学-力耦合损伤的岩石微元强度服从Weibull分布，考虑化学腐蚀与围压耦合作用对岩石力学参数的影响，通过核磁共振技术与损伤力学理论，引入细观化学损伤变量与力损伤变量，并认为微元破坏符合SMP准则，建立岩石化学腐蚀-力耦合损伤本构模型，并采用理论推导的方法得出所需的模型参数。同时基于颗粒离散元方法，引入参数半径乘子来改变颗粒间的黏结接触尺寸，从而模拟水化学损伤，采用平直节理模型对水化学作用后的岩石进行三轴压缩模拟，得到了水化学作用和不同围压下的岩石三轴应力-应变模拟曲线。通过对比所构建的岩石化学腐蚀-力耦合损伤本构模型理论曲线、离散元模拟曲线和试验曲线，结果表明三者吻合度较好，能够很好地反映岩石在化学腐蚀和围压耦合作用下的力学特性与破坏特征，并通过离散元方法得到了岩石在三轴压缩过程中裂纹的产生与分布情况。
2022 Vol. 43 (6): 703-715 [摘要] ( 126 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 77 )
716 有效应力改造对煤系页岩裂缝起裂扩展影响试验研究
唐巨鹏 赖堂锐 陈明扬
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.025
2022 Vol. 43 (6): 716-726 [摘要] ( 101 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 101 )
727 NiTi形状记忆合金裂纹尖端热力耦合行为研究
游亚军 郭鑫
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.026
本文对NiTi形状记忆合金I型裂纹尖端热力耦合行为进行了数值仿真分析和实验验证。建立了包含相变和热力耦合的本构模型，通过有限元计算得到了裂纹尖端附近的纵向应变、马氏体体积分数和温度场分布，依据马氏体相变情况对裂纹尖端有效应力强度因子进行了修正，揭示了加载速率对形状记忆合金裂纹尖端有效应力强度影子的影响规律。参数研究表明，随着加载频率的增加，裂纹尖端附近温度逐渐升高，马氏体相变区域逐渐缩小，有效应力强度因子呈下降趋势，形状记忆合金表现出增韧效应，有助于减缓裂纹扩展。本研究结果对于揭示热力耦合作用下超弹性形状记忆合金疲劳裂纹扩展规律具有重要参考意义。
2022 Vol. 43 (6): 727-736 [摘要] ( 119 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 81 )
737 基于近场动力学微分算子的含裂纹正交各向异性板热传导分析方法
周保良 李志远 黄丹
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.027
采用近场动力学微分算子(Peridynamic Differential Operator, PDDO)理论建立正交各向异性板热传导的非局部模型。通过构造近场动力学函数，将边界条件和热传导方程由局部微分形式转化为非局部积分形式，引入Lagrange乘子，采用变分分析对含裂纹正交各向异性板温度及裂纹尖端的热通量分布进行求解。通过对比算例，验证了该模型具有较好的收敛性和有效性。分析了正交各向因子、材料铺设角、裂纹倾角及间距对裂纹尖端热通量的影响。结果表明，基于PDDO建立的含裂纹正交各向异性板热传导模型，考虑了热传导问题中的非局部性，能有效提高计算精度，预测含裂纹板中裂纹尖端出现的奇异性。
2022 Vol. 43 (6): 737-749 [摘要] ( 171 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 73 )
750 三维立方准晶椭球夹杂的Eshelby张量
曹婷 付笑宇 张亮亮 高阳 秦太验
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.028
准晶体颗粒复合智能材料具有优异的物化性能和应用前景。不同于传统的各向同性材料，三维立方准晶体材料包含声子场，相位子场，及声子-相位子耦合场。为更好地研究准晶体颗粒夹杂问题，揭示准晶体材料夹杂问题的物理现象，本文利用本征应变公式和柯西留数定理，考虑椭球体夹杂，获得了三维立方准晶材料夹杂问题的Eshelby张量，并给出了统一的表达式。进而，当三维立方准晶夹杂形状为球形、棒状、扁平状和带状时，获得了封闭形式的三维立方准晶Eshelby张量表达式。同时，给出了椭球体长径比变化时Eshelby张量的变化规律，这对研究准晶体颗粒夹杂问题具有重要的理论意义。
2022 Vol. 43 (6): 750-762 [摘要] ( 171 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 76 )
763 复合材料层合板的颤振特性及振动抑制研究
陈红霞 刘文光 高铭阳 冯逸亭
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.033
研究了超声速流中压电复合材料层合板的颤振特性及振动抑制方法。采用一阶活塞理论计算了超声速流场中的气动压力，基于经典层合板理论和Hamilton原理推导了压电复合材料层合板的动力学模型，设计了滑模观测器以减少观测溢出，通过Lyapunov方法证明观测器的稳定性，应用观测状态设计了LQR控制器，讨论了几何参数、铺设角度对压电复合材料层合板颤振特性的影响，利用SIMULINK仿真求解了层合板的脉冲响应，验证了控制器的有效性。结果表明，合理规划层合板的几何参数和铺设角度可提高系统颤振稳定性，滑模观测器能够较为准确地追踪原始系统且具有良好的鲁棒性，LQR控制可以在一定范围内消除层合板的颤振点，并且能够有效地控制压电复合材料层合板在颤振边界处的振动，Q矩阵越大，振动控制效果越好，压电层厚度越大，LQR控制效果越好。
2022 Vol. 43 (6): 763-772 [摘要] ( 78 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 92 )
773 Nb3Sn单晶超导相转变时的弹性性能变化
杨小敏 杨嘉超 杜侨依 乔力
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.035
Nb3Sn超导体失超，是超导磁体装备运行过程中的重要现象。失超，即超导体从超导相转变为正常相的过程；在强磁场超导磁体工程中，由于超高的储能密度，失超伴随着力/热/电等物理参量在瞬时的剧烈变化。失超瞬时，超导相转变的同时伴随着弹性力学性能的突变，研究超导相转变时弹性性能的变化是失超诱发应力跨尺度分析的关键。本文首先采用第一性原理方法计算了弹性常数随温度的变化规律，结果表明由于未考虑A15结构的超导材料在环境温度变化的情况下产生的特殊电子能带结构，基于准静态近似方法的材料弹性常数计算从0K外推至有限温度时，会导致模拟结果与实验观测结果出现定性上的差异；之后，基于晶格自由能函数，给出了描述立方相Nb3Sn单晶弹性性能随温度变化的解析模型，模型预测结果与实验观测结果定性吻合，初步实现了对Nb3Sn单晶超导相转变时弹性性能变化的理论描述和预测。研究结果对于超导体失超应力的跨尺度模拟及超导磁体的安全分析具有一定的理论参考价值。
2022 Vol. 43 (6): 773-782 [摘要] ( 125 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 95 )
783 飞机槽型大开口结构刚度加强研究
苏雁飞 赵占文 李明强
DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2022.037
为了飞机典型的方舱型机身大开口结构能够满足刚度设计要求，设计了一种对槽型大开口结构增加4个边梁进行刚度加强的设计方案，并构建了工程分析模型，与无开口槽型结构的弯曲刚度及扭转刚度进行了对比研究，得到了两种构型的刚度比，进一步得到了满足一定刚度指标下的边梁面积计算公式，提出了方舱型机身大开口结构刚度设计流程，可以用于方案阶段的飞机大开口结构加强设计。
2022 Vol. 43 (6): 783-790 [摘要] ( 108 ) HTML (1 KB)  PDF   (0 KB)  ( 81 )
  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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