基于经典塑性理论的粘塑性统一本构模型

对金属材料粘塑性统一本构模型构建方法进行了研究,找到了粘塑性统一本构模型和经典塑性理论的相关点,发现了隐含于统一本构模型中的经典理论的塑性势和屈服面概念,借此发展了间断的经典塑性乘子,使其为连续函数,并提出了相应的构造方法,拓展定义了其物理意义,为其应用于更广泛材料的本构分析奠定了基础.推出了金属材料和岩土类材料的统一本构模型,通过数值模拟可以看出这种构建是合理的和实用的.     

超塑性拉伸似粘性变参数流变方程

给出能精确表达Ｚｎ－Ａｌ２２％，Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ和Ａｌ－Ｚｎ－Ｃｕ－Ｃｒ比较典型的３处超塑性合金的ｌｇσ－ｌｅε关系的多项式，进而用ｍ（ε）和ｋ（ε）的解析表达式求得ｍ和ｋ均变数的似粘性流变方程，方程中包含了与ｍ－ｌｇε曲线相关的３个参数ｍｍ，ｍｋ和η，并且指出，ｍｍ，ｍｍ／ｍｋ越大，合金的超塑性越好，而且Ｂａｃｋｏｆｅｎ方程只是变参数本构方程的一个特例。     

考虑时间效应的UH模型

分析时间对土的效应,在对现有理论和试验数据总结分析的基础上提出了瞬时正常压缩线的概念;基于蠕变规律,建立老化时间与超固结度的关系;采用UH模型(以统一硬化(United Hardening)参数作为硬化参量建立的三维超固结土弹塑性本构模型)的再加载公式计算瞬时变形,提出超固结土一维弹黏塑性应力应变关系;分析一维弹黏塑性应力应变关系的演化规律,定义特征速率并给出其与超固结参数的关系;在UH模型屈服面方程中引入折算时间,建立三维弹黏塑性本构模型.该模型在UH模型的基础上考虑时间效应,不仅能够描述土的剪切蠕变、松弛、速率效应等黏性规律,而且能够反映土的剪胀、软化等超固结性质;与修正剑桥模型相比,仅增加一个次固结系数来反映土的蠕变规律;该模型在瞬时加载条件下退化为UH模型,从而使弹塑性与弹黏塑性框架得到统一.     

基于弹粘塑性一致切线算子概念的隐式边界元法

提出了一种基于弹粘塑性一致切线算子概念的非线性隐式边界元算法,考虑了各向同性硬化和运动硬化２种情况,发展了弹粘塑性径向返回计算模式和弹粘塑性一致切线算子及相应的算法;还讨论了弹粘塑性的极限情况（例如弹塑性问题）。最后在算例中比较了Ｉｂｒａｈｉｍｂｅｇｏｖｉｃ等的最新有限元研究结果和ＡＢＡＱＵＳ计算结果。     

基于不可逆热力学的黏塑性统一本构模型

以不可逆热力学理论为基础, 选定了包含反映材料运动硬化和等向硬化行为的参量的 Helmholtz自由能函数, 同时, 构造了具有相应内变量的非关联流动势函数, 推导出流动方程以及内变量演化方程, 构建出金属材料的黏塑性统一本构模型, 提出构建黏塑性统一本构模型完整的较一般的理论框架. 与传统的唯象法模型相比, 提出的模型具有满足不可逆热力学基本规律的优点. 本方法不仅为黏塑性统一本构模型进一步的发展奠定了理论基础, 还为其应用于更广泛材料的本构分析提供了理论框架.     

拉伸变形应变硬化指数的力学涵义及其规范测量

鉴于建立超塑性与塑性变形定量力学解析理论的重要性,人塑性拉伸变形状态方程出发,导出Ｈｏｌｌｏｍｏｎ方程,并明确了方程中的材料常数和应变硬化指数的力化指数的测量公式,对应每个公式又在变硬化指数的传统测量方法,、计算机模拟测量方法和精确测量法,并针对典型材料Ｚｎ５％Ａ１（质量分数）在常态（１８℃）和超塑状态（３４０℃下给陋３种典型变形路径下应变硬化指数的实测结果,由于三者之间存在大的偏差,于是从实验上     

多时间步长结冰数值模拟方法研究

时间步长是影响飞机结冰数值模批精度的重要参数之一。本文通过求解雷诺时均N-S方程，湍流模型采用k-ε两方程模型，获得空气流场，求解水滴运动轨迹方程获得水滴撞击特性，基于Messinger热力学模型求解能量和质量守恒方程计算冰形。并采用扇形分区法，更新机翼前缘结冰区网格，保持网格拓扑结构不变，实现多时间步长结冰数值计算。比较了采用单时间步长法争多时间步长法对翼型表面结冰增长数值模拟的计算结果，并与冰风洞试验数据及LEWICE预测数据进行对比。在此基础上，计算分析了不同时间步长对部件表面的结冰冰形的影响。结果表明，只有采用多时间步长法进行飞机结冰数值模拟方是有效的，并且存在一个合适的时间步长，既满足计算精度要求，又能提高计算效率。     

铜单晶试样在滑移变形机制下的拉伸颈缩

对FCC铜单晶的方形截面试样在滑移变形机制下的拉伸颈缩过程进行了分析。文中考虑真实的夹持条件和试验中拉伸轴与晶体 [001] 轴方向难以预知的微小偏轴，采用晶体塑性理论及本文第一作者建议的晶体塑性有限变形计算方法对方形截面试样的三维颈缩进行大变形分析。通过与试验比较，证实本文结果合理地描述了铜单晶试样在拉伸作用下的载荷位移关系，并合理地反映了铜单晶试样的颈缩变形形状特点和微小偏轴可能产生的影响。 为了讨论试样截面形状的影响，文中还将单晶铜方形截面试样和圆柱试样的拉伸颈缩作了比较。     

一种新型消力池布置形式——多股水平淹没射流

在对消能机理较深认识基础上提出了一种既有高消能率，又能明显减小消力池底板冲击压力及临底流速的新型消力池布置形式，它明显不同于底流消能．这种新的布置形式有较高消能率的原因是人为制造了更多的剪切消能区；能明显减小消力池底板冲击压力及临底流速的原因是在合理的体形下，能保证入池水流以近似水平的方向，以射流的形式在消力池内运动，避免了高速水流直接冲刷消力池底板．通过大量的模型试验研究后发现，水平方向窄而垂直方向厚的入射水流适应水位变化的稳定性较好，能始终保持水平淹没射流状态，宽而扁的水舌适应水位变化的稳定性较差，容易随下游水位的升高或降低而潜底或上漂．采用数值模拟的方法对这种新型消力池的水力特性进行了较为深入的研究，消力池水面线、临底流速以及底板压力等的计算结果与试验结果符合较好，结合模型试验及数值模拟，对这种消力池的流态进行了较为详细的分析研究，得到了不同情况下比较详细的流场特性，与实验现象极为吻合．     

空间轴对称塑性问题的统一特征线理论

提出了一种基于统一强度理论的统一空间轴对称特征线场理论. 新理论充分考虑了各种不同材料的中间主应力效应和拉压强度比，可以适用于各种不同的材料. 现有的基于Tresca准则、Mises准则和Mohr-Coulomb理论的特征线场以及Haar-von Karman完全塑性条件和Szczepinski假设的轴对称特征线场均为此理论的特例.[KG*2]此理论还可以构造出一系列适用于不同材料的新的空间轴对称特征线场，系统地形成了空间轴对称塑性问题的特征线场理论.它可以应用于机械、土木和塑性理论等领域中的很多空间轴对称塑性问题. 给出两个计算实例，并与用统一弹塑性有限元程序UEPP的计算和文献中的Mohr-Coulomb理论的实例进行了比较. 结果表明提出的统一特征线场在理论上是可靠的，在实用中是可行的，它的工程应用可以取得相应的经济效益.     

混凝土材料三维弹塑性本构模型

非线性统一强度准则将材料的强度特性分解为4个相互独立的因素,由4个材料参数分别描述,在主应力空间内的强度面连续光滑,存在连续的偏导数.本文将非线性统一强度准则作为屈服函数,以塑性剪应变的函数作为硬化/软化参数,硬化/软化函数参考单轴压缩条件下的应力应变关系给出,建立了混凝土材料的非线性统一弹塑性本构模型.通过混凝土材料单轴、双轴和三轴试验结果对本构模型的验证,以及偏心受压构件试验结果对数值模拟结果的验证表明,所建立的非线性统一弹塑性本构模型可较好地描述混凝土材料的三维变形与强度特性,并可反映应变软化特性,将模型用于数值计算时易于获得收敛解,且具有较高的精确度和计算效率.     

淀粉的改性及其在可降解塑料和橡胶中的应用研究

淀粉作为一种天然高分子,由于其价格低,可再生,生物降解性好等优点,在材料制备与改性方面得到了人们的青睐.同时由于淀粉所固有的亲水性,难于加工性以及和石化材料间较差的相容性等也大大限制了其在非食品工业中的应用范围.本文介绍了国内外淀粉改性的最新进展及其尝试其在可降解塑料和橡胶方面的应用研究,并就目前该领域存在的一些问题作了初步探讨.     

围压对圆形巷道岩爆过程中声发射及能量释放规律的影响

利用FLAC模拟了不同围压下圆形巷道围岩岩爆过程中的声发射及能量释放过程。利用8个FISH函数开挖巷道,统计破坏单元数目及破坏单元在应变软化阶段的能量释放总量和能量释放率。模拟分为3步:首先,将静水压力施加在模型上,直到达到静力平衡状态;然后开挖巷道;最后,重新计算,直到达到静力平衡状态或者塑性流动状态。模拟结果表明,当围压较高时,开挖巷道后的围岩的声发射活动呈现间歇式上升特征;而当围压较低时,开挖巷道后的围岩中的声发射活动最终趋于平静;随着围压的增加,能量释放现象出现得早些,声发射累计数、释放的弹性应变能都增加。在开挖巷道后的围岩中,发生剪破坏的单元释放的弹性应变能总量大于发生拉破坏的,最高的剪应变能释放率大于最高的拉应变能释放率。     

一种基于微带天线的应变测量技术

结构在长期使用中常常会产生裂纹，裂纹萌生时的尺寸一般很小，不容易被发现；当裂纹被发现时，往往已经扩展，甚至接近临界尺寸，危及结构安全．由于裂纹主要产生在结构的应变集中处，所以对“关键区域”的应变进行监测可以作为裂纹萌生的表征．传统的应变测量技术很难满足长时间、低成本、快速检测等要求．为克服传统应变传感器的缺点，本文对基于微带天线的应变测量技术进行了可行性探究．微带天线的中心频率与自身尺寸有关：当其变形时，中心频率也会发生相应的偏移．因此，可利用微带天线中心频率的变化来表征应变．本文设计和制作了四种不同尺寸的微带天线，以探兖基于微带天线的应变测量技术，同时研究其影响因素．将天线黏附在悬臂梁上，并在悬臂梁自由端处施加载荷，进行应变测量实验．通过矢量网络分析仪得到回波损耗S-一曲线，并获得应变与微带天线频率偏移的关系．分析结果显示，应变与中心频率偏移之间存在近似线性关系，可利用微带天线测量应变．     

露天煤矿采场软岩边坡稳定性研究

针对某露天煤矿采场边坡出现的不稳定现象，通过大量现场地质调查，总结分析出滑坡主要是由采区软岩地质造成。在此基础上采用FLAC-拉格郎日显式有限差分法对采场的边坡进行分析，并根据模拟采场边坡的应力、应变及位移情况，通过分析确定危险边坡的潜在不稳定范围。分析过程中充分利用FLAC-拉格郎日显式有限差分法对应力应变逼真的模拟这一特点，采用理论分析与数值模拟二者相结合，计算得出边坡的稳定系数，对露天煤矿边坡稳定性做出了客观评价，为露天矿下一步滑坡防治方案、边坡监测方案的制定提供了决策依据，对实际生产有着及其重要的指导意义。     

支持向量机在围岩变形监测中的应用

根据支特向量机优越的非线性拟合性能，建立变形量的时间序列预测模型，滚动预测围岩变形量，提高了预测模型的训练速度和预测推广能力。该方法用于西乡-固戍盾构段围岩变形预测，并与BP神经网络预测进行比较。结果表明这种模型可预测区间较长且具有较高的准确度，能够科学地指导现场施工和监测。     

Inbreeding considerations in a REM sleep model for rat swimming activity

Summary Over the past few years, our laboratory group has elaborated a repeated measures rat swimming test. It provides an animal base for showing that the REM sleep mechanism is important to both emotional responsiveness and environmental adaptations. All of that work has been done with Sprague-Dawley rats obtained from a local supplier. Work done with two European rat stocks (by researchers in France and The Netherlands) shows general agreement with our own. In this presentation, we directly compare rats derived from an English vendor's Sprague-Dawley stock with the U.S. based Sprague-Dawley stock which we have been using. We also make strain comparisons via the F344 and the Long Evans strains. Although the literature has numerous examples of swimming test differences between inbred and wild rat stocks, strain difference effects have not been reported. We report that there are significant differences attributable to inbred strain but not to vendor on this measure.Supported by NIH/MBRS Grant 08192. Student coworkers who received program support were: D. Gillham, E. Hannas, M. Ochoa, and J. Lopez. N. Phillips made the figure.     

一种基于光纤光栅的双月牙弧轮辐式扭矩传感器

设计了一种量程为100 Nm的轮辐式光纤光栅扭矩传感器。该传感器的弹性元件采用轮辐式,并创新地采用双月牙弧形状的辐条结构,大大提高了弹性元件的应变灵敏度。在有限元仿真的基础上,以变形量最大为目标函数,对弹性元件的几何尺寸进行了优化设计。通过仿真和实验验证,该弹性元件的应变量与光纤光栅反射光中心波长的偏移量成线性关系,这种新型轮辐的应变灵敏度比传统轮辐提高近一倍,为18 pm/Nm,重复性误差为±1%。     

玄武岩纤维布加固钢筋混凝土柱抗压对比试验研究

本文对玄武岩纤维布与碳纤维布加固钢筋混凝土柱进行了对比试验,研究了加固后其承载力、延性、应变发展、裂缝及破坏特征等变化。并对混凝土柱上黏贴一层纤维布和两层纤维布进行了对比试验,分析了各种参数对玄武岩纤维布加固柱承载力和变形的影响。对相应工程应用提出建议。     

岩质矿山边坡稳定性动态分析及研究

结合边坡岩体的变形监测信息，提出了矿山边坡稳定性动态分析技术。基于监测位移与计算位移之差最小为准则，根据矿山实际开采情况，建立对应于当前开采状况的数值分析模型，并进行等效边坡岩体参数的模式识别。