晶体塑性有限元分析开孔对多晶板材力学性能的影响

基于 ABAQUS 子程序 VUMAT 二次开发平台, 将位错和孪晶的演化过程引入晶体塑性有限元方法(crystal plastic finite element method, CPFEM)中, 实现了多晶塑性材料力学行为的有限元模拟, 并通过试验和模拟结果的对比, 验证了所提出方法和二次开发程序的有效性. 应用含孪晶效应的晶体塑性有限元方法 模拟分析了孔洞对于板材开孔问题的影响, 结果表明: ① 当孔径小于板宽一半时, 强度损失采用线性近似估算值是偏于安全的, 而超过板宽一半时, 不宜采用线性估算值; ② 当孔距较小时, 孔径排布方式对开孔板材的韧性以及极限承载力有重要影响, 排布方式可分弱影响区、强影响区和过渡区 3 种模式. 对于承受单向拉伸荷载的板材, 开孔时应选择沿轴线排布的方式.     

大气压力对微粒填充流变材料界面损伤成核影响的研究

研究了在考虑大气压力情况下,以粒子填充粘弹性材料的界面开裂机理,采用能量法导出了以界面粘接能、粒子半径和大气压力表示的界面开裂临界应力表达式.研究表明当界面粘接较差、粒子半径较大时,大气压力对临界应力影响不可忽略.     

钨基辐照材料纳米氦泡诱导位错成核的分子模拟

基于分子动力学模拟, 系统研究纳米氦泡的内压、孔径和温度对钨基辐照材料位错成核机理的影响. 首次采用微动弹性带 (nudged elastic band, NEB) 方法对氦泡诱导位错成核的能垒进行分析. 研究发现, 存在一个极限氦/空位比, 当氦/空位比超过该极限值时, 纳米氦泡通过内压驱动位错成核、位错竞争与反应、交滑移等微观机理生成并发射柱型位错环而长大;氦泡诱导位错成核所需的极限内压随温度的升高与氦泡的长大而减小, 氦/空位比的增加可以有效地降低位错成核所需的能垒.     

大气压力对微粒填充流变材料界面的损伤成核影响的研究

研究了在考虑大气压力情况下，以粒子填充粘弹性材料的界面开裂机理，采用能量法导出了以界面粘接能、粒子半么和大气压力表示的界面开裂临界应力表达式，研究表明：当界面粘接较差、粒子半径较大时，大气压力对临界应力影响不可忽略。     

横截面为三角形的半导体量子线结构的弹性解

在半导体异质微纳米结构中,晶格失配和热失配等因素引起的弹性场对结构的光学和电学等物理性能产生重要影响.研究了晶格失配和热失配在半导体量子线结构中所产生的弹性场,在分析圆柱形量子线结构弹性场的基础上,推导得到了任意截面形状量子线结构解的一般形式,并给出无限大基体内横截面为三角形量子线结构的解析结果.该结果可为进一步研究弹性场对半导体量子线结构物理性能的耦合作用打下必要的基础.     

L 型碳纤维增强复合材料连接件承载力的渐进损伤分析

从试验与计算两个方面, 对比研究了 L 型碳纤维增强复合材料连接件(carbon fiber reinforced composite connector, CFRCC)的失效形式和极限承载力. 结果表明: ① 在拉伸载荷工况下, 复合材料 L 型 CFRCC 失效形式主要为圆角处的分层和开孔周边基体破坏; ② 对比两种失效准则和两种退化准则的不同组合, 发现在有限元分析中采用混合失效准则和 Camanho-Matthews 刚度退化准则的渐近失效分析方案可以较好地模拟实验现象; ③ 将有限元分析模型及其模拟获得的参数应用于预测不同辅层顺序和圆角半径的 L 型 CFRCC 性能, 与试验结果吻合良好, 极限承载力误差为 9.4%. 建立的"设计-试验-模拟-预测-验证"分析方法及其获得的结果可为复合材料 L 型构件的强度设计提供借鉴.