功能梯度材料的裂纹分析及有限元计算

非均匀介质力学的早期研究最先始于密度及力学性质随深度变化的弹性波问题.此后,非均匀介质力学的研究便云集了广泛的研究者.本文,分析和计算了功能梯度材料的裂纹尖端场及应力强度因子.比较了均匀材料与非均匀材料裂纹尖端场,指出:材料梯度不影响裂纹尖端的奇异性阶次和角分布函数,但影响应力强度因子(SIF)值.作为断裂力学的重要参数,应力强度因子是材料梯度,外载荷及构件几何形状的函数.文中,假设材料的弹性摸量按具有不同系数的指数变化,使用有限元方法获得了裂纹尖端位移,然后使用外推法得到了功能梯度材料张开型断裂的应力强度因子.     

含任意裂纹功能梯度材料板的奇异积分方程及其数值解

应用平面弹性复变方法,将求解无限各向异性功能梯度材料板中含任意斜裂纹的问题归结为求解一组解析函数的边值问题.通过构造适当的积分变换将边值问题转化为奇异积分方程,进而应用Lobatto-Chebyshev数值求积公式,求出该奇异积分方程的数值解,得到了应力强度因子的近似表达式.结合算例的数值计算结果,分析了裂纹倾角、材料弹性模量、外应力等因素对应力强度因子的影响.     

一维AB结构的电磁特异材料的有效媒质参量确定

基于推广的相干势近似,将特异材料放入背景材料中,利用格林函数的方法计算一维AB结构的电磁特异材料体系的自能,态密度.态密度函数是背景材料的介电常数εref和磁导率μ-ref的函数.通过不断变换背景材料的介电常数ε-ref和磁导率μref,而使得态密度最大化,从而确定体系的有效媒质参量.     

含任意分布裂纹与缺陷的板条加筋结构的应力强度因子

本文研究两类不同介质的板条在单向拉伸下裂纹尖端的应力强度因子的计算问题.板条内部分别含有一个任意分布的裂纹与椭圆孔,其结构为周期间隔地用筋条连接.采用复变函数及摄动方法,最后以幂级数形式给出应力强度因子的计算公式.对工程上多种实用的结构给出数值计算图表.这些结果进一步拓广了"应力强度因子手册"的工作,文中还指出了上述手册中某些结果存在的问题.     

一种快速检测重叠社区的方法

在分析现实世界网络时,发现功能类似个体的自然群体是一个关键任务.在社会和生物网络中社区间的重叠是常见的,事实上,社区间的重叠密度比社区内非重叠区域重叠密度要大.现大多数检测重叠社区算法假设社区比周围区域密集,错误地将重叠部分识别为社区.而这些算法大多计算量大,不能合理地随网络大小而改变.提出了快速搜索重叠社区算法(fast search overlapping community algorithm,FSOCA),一种基于局部连接考虑的重叠社区识别算法.实验结果表明,FSOCA在计算时间上优于一些流行的重叠社区检测算法,且不影响质量.     

带有曲线穿透裂纹载流薄板的温度场

采用复变函数的方法,对带有曲线穿透裂纹的导电薄板在瞬间电流作用下的温度场进行了分析和计算,得到了电流在裂纹尖端的奇异特征,形成了点热源,进而得到裂纹尖端附近的温度场.理论计算结果与实验有较好的吻合,为计算裂纹尖端的应力场打下了基础.     

材料部分涂覆导体目标RCS计算的数值处理及AWE快速估计

从电场积分方程出发,以三角屋顶(RWG)函数为基函数导出了任意均匀各向同性材料部分涂覆导体目标矩量解的表达式,给出了矩阵元素的计算公式,提出了数值计算中应作的特殊处理,得到了材料涂覆导体目标RCS的一般计算公式,并利用渐近波形估计(AWE)技术实现了材料部分涂覆导体目标电磁散射的宽频快速估计,从而提高了计算效率.     

拉曼散射和X射线衍射研究InxGa1-xAs材料

使用低压金属有机化学气相淀积(LP-MOCVD)技术,在InP(100)衬底上生长InxGa1-xAs材料.拉曼散射研究材料的结构无序和计算材料的应力,X射线衍射研究InxGa1-xAs的组分、结晶质量、位错密度.拉曼散射可以获得材料表面特性,x射线衍射可以获得材料整体结构信息,即衬底质量,缓冲层的特性,外延层特性.     

关于空间裂纹群问题的理论分析与数值计算——(Ⅰ)理论分析与基本公式

本文研究线性断裂理论中的空间裂纹群问题.对于平行分布的圆盘状裂纹群,本文提出了一种理论分析与数值计算方法.通过引入等效载荷和使用局部坐标展开法将圆盘状平行裂纹群问题归结为求解一组线代数方程.而解此线代数方程组,即可得出圆盘状平行裂纹群问题的解.文中的计算实例表明这一方法是行之有效的.     

带双裂纹的椭圆孔口的反平面剪切问题的解析解

断裂现象始终是同材料与结构中的孔洞、缺口或裂纹相关联的,在材料的这种宏观不连续部分最明显的特点是应力分部极不均匀,从而导致应力集中。缺陷(孔洞、裂纹、位错等)和应力集中往往是造成结构破损的重要原因。利用复变函数方法,通过构造保角映射,研究了带双裂纹的椭圆孔口的反平面剪切问题,给出了Ⅲ型裂纹问题的应力强度因子,在极限情形下,不仅可以还原为已有的结果,而且求得带双裂纹的圆形孔口问题、十字纹问题在裂纹尖端处的Ⅲ型应力强度因子。     

单支墩大头坝初始表面裂纹形成的热流变断裂学研究(英文)

本文从对裂纹扩展过程中流变与耗散现象的大量观察与研究,根据非局部场理论,导出了裂纹体在裂纹扩展过程中的热力平衡方程,为更加精确地描述裂纹扩展问题提供了理论基础;同时指出,在裂扩展过程中局部质量、动量、动量矩和能量均不守恒,并给Griffith表面能以新的定义。将单支墩大头坝初始表面裂纹的形成与扩展视为不可逆热力学过程,在不可逆过程必然伴有熵产生的原则下,引入了一个耗散势函数,通过对裂纹扩展过程中Clausius非补偿热和耗散势函数的研究,重新建立了断裂判据;在适当地引入裂纹系统偏离平衡态的距离之后,可导出经典的屈服、强度和断裂理论中的各种判据;同时,通过耗散势函数,把流变、断裂和不可逆过程有机地结合起来了,形成了统一的流变断裂学。最后,将大坝混凝土定义为热流记忆性材料,依试验和实测数据,采用本文给出的热流变断裂学研究,对单支墩大头坝初始表面裂纹的形成进行了计算,其结果与现场观测基本一致,为单支墩大头坝的设计提供了进一步改进的依据。     

论求解导热问题的格林函数法与积分变换法的等效性

给出了一种求解导热问题的格林函数的新方法及通用的格林函数表达式,并借此证得求解一般传热导问题所采用的格林函数法与积分变换是完全等效的。     

LiNH2晶体结构和电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的赝势——平面波方法,应用LDA的CA-PZ泛函和GGA的PBE、RPBE和PW91泛函对LiNH2晶体结构进行优化,计算电子结构.结果表明,GGA-PW91泛函更适于描述LiNH2晶体的结构和性质.LiNH2晶体为四面体结构,空间群I-4,晶格常数a=b=0.501 9 nm,c=1.034 9 nm,N-H键长为0.103 1 nm,H-N-H键角为103°.电子态密度和电子局域密度分析表明,N-H键呈明显的共价键特性,Li和N-H之间为离子键相互作用.     

非晶态合金系磁性、超导电性和力学性能的计算

用化学结构参数- 模式识别人工神经网络方法对非晶态合金系的磁性、超导电性和力学性能( 包括饱和磁致伸缩系数、饱和磁感应强度、矫顽力、超导转变温度、硬度和抗拉强度) 与组成结构之间的关系进行了定性分析和定量计算,采用的化学结构参数为平均价电子数、混合熵、原子半径比、电负性差、功函数差和电子密度差等.结果表明,定性分析结果与实验结论一致,定量计算结果与实验测定值符合较好.     

裂纹扩展条件及其温度场研究

通过研究裂纹扩展的热效应，提出了包含热效应的本构关系及裂纹扩展条件，建立了裂尖温度场模型，确定了温度分布函数，并进行了相应的实验，理论与实验结果吻合较好．     

求解复杂结构控制系统传递函数的简便公式

在控制理论中,对一个复杂结构图进行化简,并求解其传递函数,是研究系统中的信息变换、传递及设计系统等方面的首要问题.在教科书中,系统的传递函数一般是通过将结构图进行等效变换化简或将结构图转化为对应的信号流图应用梅逊公式计算求得.这些方法在解复杂结构系统时,一般仍感麻烦复杂,且在化简、计算过程中稍不注意就容易出错.本文以求解多前向通路结构系统传递函数为例,探讨了一个通用简便的计算公式,适用于复杂系统传递函数的求解.     

裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区温度场的理论和实验研究

本文根据流变断裂学理论,结合非平衡态热力学,对裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区由于内耗热而形成的温度场,进行了理论和实验研究。在理论上分析了材料内部的不可逆变化及熵产生、熵流等内耗机制,得到内耗热源函数,指出裂尖温度场的成因,从而进一步得到控制温度场分布和变化的热传导方程。在讨论内耗对裂纹扩展的影响时,我们推出耗散型能量守恒方程的微分和积分形式以及裂纹扩展的耗散型控制方程。在实验研究中,我们测定了裂尖区的温度场,从而验证了本文的理论,指出经典断裂力学的不足。     

共轭方向搜索逼近的裂纹信号定量分析方法

建立V形裂纹磁荷模型和测量方程,采用共轭方向搜索逼近的优化方法对裂纹进行定量分析,解决了漏磁定量分析中的不适定问题,通过试验证明该算法能够快速收敛于真实解,是一种实现缺陷定量检测有效的无损检测方法.