向异性材料弹性矩阵的变换矩阵

本文给出了各向异性材料弹性性质的变换矩阵的一般形式，成为对各向异性材料有限元分析不可缺少的工具     

各向异性土体强度表述方法的研究

对各向异性土体的强度条件研究建立一种新的表述方法。借鉴复合材料力学中矩阵转换的数学方法,将各向异性砂样的柔度矩阵(或刚度矩阵)转化为各向同性等效参考砂的柔度矩阵(或刚度矩阵),同时导出与其相当的应力状态的表达式,以使对各向异性岩土材料的分析可转换为对各向同性状态进行分析,由此可将以前基于各向同性假设的强度条件能够用于各向异性土体。将计算结果与已有实验结果作了比较,发现两者具有较好的一致性。     

三维各向异性材料数值模型的计算方法

各向异性材料模型的一般计算方法需要编辑偏轴坐标系中的弹性矩阵,其推导过程十分复杂.针对这一问题,提出了一种基于FEM软件中两个坐标系(基本坐标系与辅助坐标系)的新方法.FEM软件自动转换两个坐标系的关系,因此该方法没必要编辑偏轴坐标系中的弹性矩阵,可简化各向异性模型的计算过程.计算结果很好地反映了各向异性材料的方向变化对巷道围岩应力分布的影响.     

涂敷各向异性吸波材料复杂目标雷达散射截面计算

根据物理光学法、几何绕射理论、等效原理及阻抗边界条件，由各向异性介质中平面波的本征方程，得到耦合矩阵，进而得到多层介质的反射与透射矩阵．采用图形电磁计算方法分析涂敷各向异性雷达吸波材料的简单及复杂目标的电磁散射．该方法具有计算速度快、节省储存空间等特点，对于计算相似曲面及平面的电大尺寸涂敷目标的雷达散射截面，具有很好的实用价值．     

含各向异性单负材料的一维光子晶体的全向带隙

利用转移矩阵方法,研究了含各向异性单负材料的一维光子晶体中的带隙特性。结果表明,含各向异性单负材料的一维光子晶体中存在一种全向带隙,该带隙几乎不随入射角度和偏振状态的变化而变化,其性质可以用来设计一定带宽的全向反射镜。     

盲孔法测量复合材料残余应力释放应变矩阵的有限元分析

对盲孔法测量正交各向异性复合材料残余应力释放应变矩阵进行有限元分析.以碳/环氧正交各向异性材料板为基础,对于不同孔深的盲孔进行有限元计算,得出与其相对应的释放应变矩阵,并分析孔深对释放应变矩阵的影响.为实际工程中残余应力的测试奠定了基础.     

各向异性人工材料的电磁波吸收特性

利用传输矩阵法研究了含各向异性人工材料的一维结构的电磁波吸收特性,分析了入射波频率、极化方向、入射角以及材料厚度对电磁波吸收率的影响.结果表明,电磁波垂直入射到单层各向异性人工材料中,尽管s波和p波的吸收率极大值出现在不同的频率,但两种波的吸收率随层厚增大的变化规律一致.斜入射时,不管入射角如何变化,s波和p波的吸收率都随着层厚的增大而趋于定值,该极限值由入射角决定.改变入射波频率,当某一频率对应磁导率张量的矩阵元的实部为负值,对应极化波的吸收率随层厚的增大而趋于定值;当磁导率张量的矩阵元的实部为正值,对应极化波的吸收率随层厚的增大而振荡,且峰值出现在层厚为λ/2的整数倍时.含各向异性人工材料的三层结构的吸收率优于单层结构.以上结论可为使用各向异性人工材料制作电磁波吸收器提供理论支持.     

各向异性、正交异性功能梯度材料平面断裂基本方程

针对材料参数在厚度方向按任意函数形式连续变化的功能梯度材料板。利用新的分层方法，首先求出各向异性功能梯度材料板平面断裂基本方程，在此基础上又进一步求出正交异性功能梯度材料板平面断裂基本方程，最后结合各向同性功能梯度材料及各向同性、各向异性、正交异性复合材料对方程作了全面讨论．结果表明复合材料和功能梯度材料以及各向同性、各向异性、正交异性之间既有区别又有联系密切，新的分层方法可广泛应用。     

横观各向同性岩土材料应变局部化现象的有限元模拟

岩土材料的各向异性性质与其微结构紧密相关,文中考虑到内摩擦角是应力状态、组构张量及材料主方向的函数,发展了适用于横观各向同性岩土材料的修正的Drucker-Prager屈服准则.基于Cosserat连续体理论,推导了该准则的一致性映射返回算法,形成了一致性切线模量矩阵,并利用有限元软件Abaqus的用户单元子程序(UEL)进行了数值实现.通过将积分点材料强度随材料主方向及各向异性程度的变化关系与理论结果进行比较,验证了程序开发的正确性.数值算例重点分析了材料主方向和各向异性参数对结构极限承载力及破坏模式的影响,且与经典连续体的结果进行了比较.结果表明,文中方法能够较好地模拟具有横观各向同性的岩土材料的应变局部化现象.     

正交各向异性平面问题材料参数识别的反分析方法

以边界元计算为基础，提出正交各向异性平面问题材料参数识别的反分析方法。通过建立以测量位移与边界元计算相应的位移之差的平方和作为目标函数，把反分析问题转化为极小化目标函数的问题。采用Lev-enberg。Manluardt方法解极小化目标函数的问题，其中灵敏度的计算是基于离散的边界元代数矩阵方程对识别材料参数的求导。数值算例表明本文提出的方法是行之有效的。     

基于各向异性扩散滤波的仿组织材料超声扫描数据三维重建

针对仿组织材料超声扫描数据,给出了一种基于各向异性扩散滤波的三维重建方法。该方法先对超声扫描数据进行二维成像,然后应用各向异性扩散滤波方法根据图像的内容采取不同的平滑策略对二维图像进行滤波处理,可以提取质量较好的轮廓。运用此方法对仿组织材料的超声数据进行处理,并采用等值面绘制的方法完成仿组织材料的三维重建和三维显示,实验结果表明各向异性扩散滤波在超声扫描数据三维重建中具有较好的效果。     

远端剪切作用下正交各向异性介质中椭圆夹杂的弹性场分析

求解一类正交各向异性介质中平面椭圆夹杂在远端作用与椭圆主轴呈任意角度均匀剪切力情况下,内受非弹性特征应变引起的弹性场。采用各向异性平面问题的复变函数解法,结合保角变换方法,将远端剪切作用转化为在基体内边界上的初始应变,根据最小应变能原理,获得夹杂/基体系统弹性应力和应变场的封闭形式解析解。     

金属基复合材料循环硬化性能细观力学分析

以细观力学的平均场理论为基础，给出一种新的分析金属基复合材料循环硬化性能的增量方法，在每个增量过程中，把基体看作各向异性弹性材料来处理，然后利用Ｍｏｒｉ－Ｔａｎａｋａ平均场理论建立了复合材料应力与应变的增量关系，应用上述方法及基体的混合强化模型，分析了ＳｉＣ／金属基复合材料的循环更化性能，并与献的实验结果进行了比较。     

铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的制备和特性分析

目的制备铁磁颗粒夹杂软基体复合材料,研究其磁学特性和力学特性。方法在室温条件下采用自然固化制备得到铁磁颗粒夹杂软基体复合材料。利用多物理场COMSOL有限元分析软件,研究单向磁场和单轴拉伸下颗粒体积分数对各向异性及各向同性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料特性的影响。结果颗粒体积分数对2种复合材料的相对磁导率及杨氏模量影响很大,且相同颗粒体积分数时,各向异性的铁磁颗粒夹杂软基体复合材料受颗粒体积分数影响更大。结论铁磁颗粒夹杂软基体复合材料的有效性能不仅和材料各组分的比例有关,而且和材料各组分的分布形式有很大关系。     

一维非均匀各向异性媒质传播特性的SMM分析

给出了一种用于分析一维非均匀各向异性媒质传播特性的新数值技术．该技术将原来的各向异性媒质等效成具有圆极化本征模的各向同性媒质,从而将一维非均匀各向同性媒质中的散射矩阵技术推广到各向异性媒质问题的分析当中．计算机模拟结果显示,这种新的分析技术所得的分析结果与近似方法所得的结果完全一致,     

含有左右手材料的平板透射问题的研究

研究了由各向异性左手化材料和右手化材料构成的平板结构,利用传输矩阵方法,确定了平板结构的透射率和反射率．通过数值模拟方法,讨论了平板的厚度、组分的体积分数以及入射角对平板结构透射率的影响．结果表明,在结构厚度一定的情况下,对于不同的入射角,存在一个优化的体积分数,使结构的透射达到最大．同时垂直入时,透射效果最好．结果还显示了当结构的厚度足够小时,结构的透射既不依赖于组分的体积分数,也不依赖于入射角．此时透射率接近于1．表明结构可以实现全透．