弹性固体材料中的空穴萌生与增长

建立了描述弹性固体材料中空穴萌生与增长的非线性数学模型,获得了空穴萌生明控制参数临界值的精确计算公式和空穴半径的精确表达式.在大变形几何分析中采用了对数应变度量,并且应用了Hooke弹性固体材料的本构关系.数值分析结果表明:当材料不可压时空穴萌生的临界载荷将略低于neo-Hooke不可压超弹性材料的相应计算结果,并且在空穴萌生后空穴半径将迅速增大,这与细观损伤力学和超弹性材料的空穴分叉理论的结论相一致;空穴萌生时环向应力将成为无限大;如果材料是弹塑性(韧性)材料,则会得空穴附近发生塑性变形,从而导致材料的局部损伤和破坏.     

各向异性损伤的多方位层析识别

建立各向异性孔洞损伤的多方位层析识别数学模型。通过引进孔洞分布密度及形状参数作为损伤特征量，给出损伤参数与多方位层析信号的均值和方差的关系，表明可由多方位层析信号的均值来识别孔洞损伤程度，可由多方位层析信号的方差来识别孔洞损伤的各向异性特征。     

韧性断裂的微孔损伤理论分析

在连续损伤、等效应力和热力学的基础上 ,建立了广义的微孔损伤理论模型 ,并用于微孔长大和聚集的分析 理论分析表明 :微孔体积分数与等效应变成指数关系 ,三向应力对微孔的长大和聚集有很大的影响 笔者建立实验的模型和理论相比较 ,可以得到 :随着S值的降低 ,模型由理论模型逐渐转化为实验模型 ,S反映空洞间的相互作用 ,当S <0 .6 5时 ,随着二相粒子体积分数的增加 ,S值增加     

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.     

材料损伤断裂中微孔洞的增长

提出了基于无限基体假定的微孔洞增长模型。模型中认为微孔洞增长是周围基体释放的应变能与表面能及周围基体运动的动能之间相互转化的结果。由此得到微孔洞的增长方程，并以OFHC铜与LYl2铝为例进行了计算，得到微孔洞增长的一些一般性规律，与文献[1]的计算结果定性吻合。     

冻融作用下高性能混凝土损伤评价方法研究

针对使用寿命预测模型的缺失性,研究冻融作用下高性能混凝土的使用寿命计算方法。结合工程实际情况,建议了高性能混凝土使用寿命的取值。从损伤的角度,进行了基于使用寿命的高性能混凝土损伤评价方法的探讨与分析,并建立了新的损伤评价模型与评价准则。基于已有的试验数据进行分析,结果展示了新的损伤评价方法的可行性和正确性。这一结果,为实际当中的高性能混凝土的使用寿命设计提供了参考。     

基于细观损伤理论的刚塑性有限元方程

有限元软件一般将变形体当作致密体进行分析,很少考虑金属空穴损伤对成形极限的影响．基于Ｇｕｒｓｏｎ－Ｔｖｅｒｇａａｒｄ空穴型材料塑性势方程,利用正交法则在刚塑性材料的Ｌｅｖｙ－Ｍｉｓｅｓ流动规则中引入了空穴损伤对应力－应变率场的影响,给出了空穴增长率计算方法,推证了含空穴材料的刚塑性变分原理与含有空穴体积分数的有限元列式,考虑了空穴体积扩张对成形过程的影响．为研究体积成形时材料损伤、裂纹起裂及扩展奠定了基础．     

尺度效应对晶内孔洞愈合的影响

基于非局部连续介质力学理论,提出了一种解析方法,研究小尺度参数对具有应力作用下的晶内孔洞收缩速率和愈合历程的影响规律.算例表明,随着晶内孔洞尺寸减小,尺度效应对孔洞收缩速率的影响逐渐增强;由于小尺度效应的影响,仅在晶格扩散能量的驱动下,晶粒中的孔洞不能够完全消失,这与不考虑小尺度效应的晶内孔洞收缩速率和愈合历程有很大不同.研究结果揭示了受静水压力和外应力作用下的材料中损伤缺陷的自我修复机制,具有一定的理论参考意义.     

颗粒组构对黄土压缩特性及其粒间状态的影响

为研究不同颗粒组构黄土的压缩特性,取五个不同地区的黄土过0. 075 mm筛以制作固结试样,通过压缩固结试验,揭示颗粒组构对黄土的压缩指数、压缩模量的影响规律,以及时间-变形和应力-应变的发展规律。再结合骨架孔隙比的概念,从微观结构的角度解释颗粒组构对黄土压缩特性的影响。试验结果表明:黄土颗粒组构中的黏粒含量对其压缩性有显著影响,随着黏粒含量的增加,黄土的压缩系数增大,压缩指数也增大,压缩模量随黏粒含量的增加而减小,且在黏粒含量20%左右急剧变化;随着黏粒含量增加,黄土试样的变形量相对增大,变形达到稳定的时间也相对较长;黏粒含量对低应力水平下的应力-应变关系影响较大,黏粒含量越高,应变随应力的增加而增长越快。用粉粒间孔隙比es表示骨架孔隙比,黏粒含量越高,黏粒在粉粒间赋存位置更复杂,对骨架孔隙比的影响越大。     

采用双相机多尺度方法的机制砂级配测量及空隙率预测

为了解决图像法难以准确测量粒径为0.150 mm以下的机制砂颗粒的问题,设计双相机多尺度测量装置,并提出一种使用形态参数预测空隙率的方法.使用基础相机和精密相机搭建测量装置,基于该装置测量机制砂的粒形参数和粒径参数,通过实验数据构建空隙率预测模型.结果表明:双相机多尺度方法的最大级配测量误差为-2.57%,构建的随机森林模型最大空隙率预测误差为0.62%,测量精度满足工程要求.     

带缺口圆试棒的韧性损伤细观力学分析

本文利用修正的 Gurson 塑性势和有限变形理论,建立了有限变形下韧性损伤的弹塑性有限元方程,并给出了一种孔洞体积分数率的演化模型.利用数值方法,详细地研究了缺口试棒的缺口曲率半径对其损伤分布和破坏形式以及应力三轴度的影响.     

橡胶沥青混合料RAC-G级配空隙率变化

针对橡胶沥青专用级配之一的RAC-G,将其在不同级配情况下,通过马歇尔试验,重点考查了此级配中关键档集料掺量的变化对9．5mmRAC-G级配空隙率的影响规律,研究发现,为保证RAC-G级配空隙率在3％-6％的范围内,油石比应控制在8．5％-9．5％;油石比每增加0．5％,橡胶沥青混合料的空隙率减小0．9％-1．2％;在2．36-4．75mm的含量严格控制在12％以下的前提下,通过调整粗集料4．75-9．5mm与≤2．36mm集料的相对含量,可微调空隙率。相比ARAC级配,将9．5mmRAC-G级配应用于超薄罩面或应力吸收层,将具有更好的抗疲劳开裂和防反射裂缝的性能。     

不均匀变形对空洞长大影响的有限元分析

为了分析FCC晶体中不均匀变形对空洞长大的影响,运用率相关晶体有限元,采用一个3D模型研究了FCC晶体中空洞的长大行为,对比分析了单晶和晶界上球形空洞长大的情况.模拟结果表明:晶界上的等效塑性应变大于单晶中的等效应变,晶界上空洞的长大速度大于单晶中空洞的长大速度,表明空洞易沿着晶界长大;随着晶粒间力学性能差异的增加,晶粒间不均匀变形更加明显,空洞越易沿着晶界长大.     

温度交变条件下固体推进剂贮存寿命评估

针对固体推进剂在温度交替变化下贮存寿命评估难的问题,提出一种基于修正Coffin-Manson模型的寿命评估方法. 首先,利用固体推进剂在多个加速应力水平下的温度循环加速退化数据,采用线性回归方法获得性能退化曲线; 然后,结合失效阈值确定不同加速应力水平下的伪寿命;最后,采用多元回归方法确定加速模型—修正Coffin-Manson模型,进而外推正常条件下固体推进剂贮存寿命. 采用本方法评估某固体推进剂在实际应力水平下的贮存寿命为16.7 a,与实际贮存寿命相比误差约为7.22%,表明该方法具有有效性和可行性,可以推广到其他固体推进剂或弹药在温度交替变化环境下的贮存寿命评估.      

超期服务浮式平台锚链疲劳寿命安全评估

基于线性累积损伤Miner理论,根据波频和低频波浪力引起的锚链张力统计幅值及锚链损伤后的破断张力,对某超期服务的半潜浮式平台锚链系统的疲劳寿命进行安全评估.研究结果表明：二阶慢漂是引起浮式平台锚链系统疲劳累积损伤的主要因素;锚链损伤后的破断张力对锚链疲劳安全寿命影响较大.文中提出的锚链疲劳寿命的评估方法同样适用于其他超期服务浮式平台锚链的疲劳安全评估.     

土石混合料压实质量控制方法

从现行压实质量控制指标存在的问题出发，针对土石混合料颗粒组成和含水状态极不均匀的特点，为便于实际应用，引入密度干涉系数和最佳含水量系数对最大干容重的理论计算法进行了改进，探讨了用空隙率控制法和不同粗集料含量下改进的工地压实度控制方法，作为土石混合料压实质量控制标准的可行性。工程实例表明，两种方法能在一定程度上取得较好的控制效果，其中空隙率控制法不必进行室内大型击实试验，但仍需求出现场干密度。     

彩色沥青混合料紫外线老化影响因素的灰色关联分析

使用基质沥青制备空隙率分别为20%,23%,25%的大空隙母体马歇尔试件,并在母体表面涂上不同二氧化钛掺量改性的彩色乳化沥青.将颜色、空隙率、二氧化钛掺量和紫外线照射时间作为影响因素,将紫外线照射后试件的马歇尔稳定度作为评价指标,采用灰色关联分析理论,对彩色沥青混合料紫外线老化的影响因素进行研究.结果表明:空隙率越大,紫外线对彩色沥青混合料的老化影响越明显;二氧化钛能提高彩色沥青混合料抗紫外线老化性能,当二氧化钛掺量为3.0%时,彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能最佳;4种影响因素按照重要程度排序为紫外线照射时间>二氧化钛掺量>空隙率>颜色,且灰色关联度均大于0.600,表明这4种因素均对彩色沥青混合料的抗紫外线老化性能有重要影响.     

一种延性材料的统计损伤演化模型

通过对微孔洞成核,成长过程的合理简化,建立了微孔洞演化的控制方程,得到了延性材料微孔洞数密度及损伤演伤方程的解析式。据此讨论了孔洞成核和成长对损伤演化的作用,为连续损伤理论的唯象描述提供了有参考价值的分析。提出了统计损伤与连续损伤理论相结合的损伤演化模型的锥形。     

精冲断裂过程的有限元模拟

从材料细观损伤角度对精冲原理进行了研究．开发了基于空穴材料的刚塑性有限元分析系统，该系统可以估算精冲材料的损伤状态，判断材料失效并模拟裂纹的扩展与汇合状况．利用该系统模拟了精冲过程中塑性变形与韧性断裂现象，预测工件断面光亮带高度，研究凸凹模间隙与剪切面质量关系，并与试验数据进行了对比．研究发现，凸凹模间隙与工件剩余厚度之比是影响断面质量的关键因素．     

膨胀土路基沉降的可靠度分析

针对膨胀土路基沉降的不稳定性和随机性等特点，以膨胀土的膨胀率、线收缩系数、初始含水量、工后沉降期始末的孔隙比变化量和固结度变化量、工后沉降期末的含水量等为基本变量，提出了膨胀土路基沉降的可靠度分析方法和可靠度指标的迭代计算步骤，并就具体工程实例进行了膨胀土路基沉降可靠度计算．结果表明按强度和稳定性设计原则设计的路基的工后沉降超过容许沉降的失效概率较大。