破坏准则的描述新方法

提出了一种描述破坏准则的新方法。它特别适合对混凝土破坏准则的描述。各种应力组合只能在一个有限的平行四边形区域上变化。采用这种描述方法,能够指导试验数据的选取和破坏曲面的拟合。     

基于原子力显微镜的薄膜涂层界面观测及其变形特性

提出了一种基于原子力显微镜的纳米材料弹性模量的测试方法,并应用原子力显微镜对薄膜涂层材料界面微观结构进行高倍观察,定量分析界面相的存在对界面弹性变形的影响.研究结果表明,实验样品为柔性界面;界面相具有晶界型纳米相的微观分布,该微观结构有助于缓解并阻止裂纹的产生,从而增强了纳米涂层材料的承载能力.从微观尺度上探索了界面相效应对材料弹性变形的影响.     

结合材料界面端脆性断裂的最大周向应力准则

基于结合材料界面端附近的线弹性奇异应力场和单一材料I-II复合型V型切口的脆性断裂准则,提出了结合材料界面端脆性断裂的最大周向应力准则;为了检验该断裂准则的正确性,用有机玻璃(PMMA)和铝(AL)2种材料加工成2种结合角的界面端试样,进行拉伸破坏试验,应用上述断裂准则对试样在界面端的起裂方向和相应的临界载荷进行了预测;并与试验结果进行了比较,试验结果表明,理论预测结果与试验结果比较吻合。     

材料破坏准则下的屈服接近度分析与应用

对应力空间下的屈服接近度概念进行了重新定义,使其能更广泛地适用于各种材料的强度准则.同时,指出了文献中基于Mohr-Coulomb强度准则屈服接近度函数推导过程中存在的问题,对屈服接近度函数进行了重新推导与修正.在此基础上,对适用于不同材料的多个强度准则,推导了相应的屈服接近度函数,并给出了统一的表达式,以便数值计算程序的编写.最后,结合青岛市地铁3号线工程,在有限元分析的后处理阶段嵌入屈服接近度函数计算自编程序,实现对隧道围岩的可视化安全性评价.     

PZT薄膜界面分层破坏的内聚力模拟

实验测试表明,单晶硅基板上磁控溅射沉积的多层薄膜材料Cr/PZT/PLT/Pt/Ti容易沿着Cr/PZT界面端开裂并发生分层破坏.我们在实验测试基础上,通过数值模拟计算与分析研究,确定了该薄膜界面的结合强度参数.模拟计算基于连续介质力学的内聚力模型,采用有限元方法来分析沿Cr/PZT界面的裂纹萌生和扩展过程.首先,将该界面表征为一个遵从指数或双线性内聚力模型本构关系的薄层.然后,通过与实测的断裂载荷、加载点的载荷-位移曲线校准的办法,确定出界面内聚法则参数.研究发现,内聚强度和内聚能是最为关键的内聚参数;双线性内聚力模型更适合于描述Cr/PZT界面破坏;与毫米量级厚度的薄膜材料相比,该多层薄膜材料中的Cr/PZT界面的内聚能较低,属于弱结合界面,沿着该界面的分层破坏为脆性断裂过程.本研究表明,宏观力学的内聚力模型同样适用于分析微米厚度薄膜的界面破坏问题.     

划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度

薄膜—基体界面结合性能是直接关系到膜—基体系最终使用性能和可靠性的关键因素和首要指标．划痕试验法是唯一广泛应用于测量硬质薄膜—基体界面结合强度的实用的检验方法．文中给出划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度的原理、方法与过程,以及临界载荷Lc的确定方法,分析影响临界载荷Lc和压头与薄膜—基体组合体之间摩擦系数μ因素．最后,介绍了常用划痕试验检测的薄膜体系及其特点与划痕形貌．     

界面形貌对涂层残余应力影响的数值模拟

应用有限元软件ANSYS中的热分析功能,对涂层中的残余应力进行有限元分析,得到不同界面形貌模型残余应力的分布状况。分析表明,平面界面形貌比其他形貌有明显的局部应力集中现象,该结论为提高涂层界面结合强度的界面造形提供了理论支持。     

薄膜弹丸对涂层基体冲击的界面结合强度分析

针对不锈钢薄膜弹丸冲击覆有涂层基体来考核涂层结合强度的问题,采用应力波理论和有限元计算两种方法对界面结合应力进行了分析和数值仿真。应用应力波理论分析了冲击过程中应力波传播过程与规律;采用固连失效模型反映基体与涂层结合的方法,建立了带有薄膜弹丸冲击覆有涂层基体的有限元模型;利用应力波理论和非线性有限元程序ANSYS/LS-DYNA对冲击过程分别进行了数值模拟,获得了涂层与基体间结合强度的应力分布情况。计算结果表明：应力波分析计算的结果与有限元数值仿真得到很好的相互验证。     

复合岩石的破坏准则

本文在假设各组分岩石遵循Mohr-Coulomb强度理论的基础上建立了复合岩石的破坏准则。所用“复合等效方法”使复合岩石的破坏准则由各组分岩石的强度参数(C_,φ_i)和几何参数(λ_i)确定,并由此论述了由复合岩石实验结果确定各组分岩石强度参数的方法。三轴实验结果表明该准则对描述复合岩石的强度特性具有相当高的精度,为成层岩体中的岩石工程计算提供了更加精确的方法。     

基于剑桥模型破坏准则黄土高边坡稳定性研究

对剑桥模型的破坏准则并进行了补充改进,使其适用于黄土高边坡稳定性分析。通过室内试验取得了不同含水量下黄土的抗剪强度参数及对应的临界应力比。采用FLAC有限差分软件对不同坡角的边坡进行数值计算;并用MAPGIS软件DTM空间分析功能对计算结果进行图形后处理。基于以上工作,研究黄土高边坡体内应力分布特点、黄土高边坡稳定的应力影响因素、潜在不稳定区域和边坡破坏模式。探讨含水量变化对边坡临界应力比和实际应力比的影响规律,分析应力比变化对边坡稳定性影响程度。揭示随着含水量的增加,内摩擦角和黏聚力减小对边坡稳定性影响的不同力学意义。     

韧性材料在多向动应力状态下的动强度理论

韧性材料的多向静应力状态,有最大正应力、最大剪应力等强度理论,作为强度设计计算的判断准则,而在多向动应力状态下的强度理论是什么呢?至今尚未有确切的定论。本文根据韧性材料的疲劳破坏机理,提出了在多向动应力状态下,材料的某一截面上沿某个方向首先开始破坏,主要是由于其剪应力时间历程的作用最不利所引起的,并同时考虑了该截面上的正应力时间历程的影响,建立了韧性材料在多向动应力状态下疲劳破坏截面的位置及其寿命的计算公式,作为动强度设计计算的判断准则,简称之为动强度理论。     

混凝土的三参数破坏准则

本文提出一种三向应力状态下混凝土的破坏准则,该准则表示为三个应力不变量的函数,其中仅包含三个参数,且可方便地由实验标定.通过与实验数据的比较,表明该准则能很好地描述混凝土材料在各种受力状态下的破坏特性.     

涂层对氧化铝／耐热钢界面性能的影响

通过化学气相沉积方法在氧化铝表面分别获得了Ni及TiN涂层,并制得了氧化铝/耐热钢复合材料,为进一步研究复合材料性能与涂层的关系,考察了涂层对复合材料界面结合强度与抗高温氧化性的影响。结果表明：两种涂层都能提高氧化铝/耐热钢界面的结合强度,Ni涂层提高强度的幅度更大;包Ni氧化铝复合材料中的Ni涂层溶解到了耐热钢基体中,界面抗氧化性较好;包TiN氧化铝复合材料中的TiN仍存在于界面上,界面抗氧化性较差。     

基于ANSYS的药柱包覆层粘接质量敲击响应特性

包覆层界面脱粘极易使药柱局部应力集中,影响药柱正常燃烧,使其运行存在严重安全隐患。针对药柱结构在加工或服役过程中粘接界面产生分层、脱胶等缺陷所带来的结构性能差、耐久性能低等安全问题,基于数字敲击检测理论对粘结结构内预置的不同种类缺陷进行研究,得知脱粘弹性系数k₂直接影响脱粘缺陷程度,而其与敲击碰撞产生的应力持续时间呈负相关性,因此利用ANSYS软件中显示动力学模块对敲击检测模型进行仿真分析,由数据结果提取出的应力持续时间界定影响包覆层粘接质量的不同因素对其产生的影响关系与程度。实验表明敲击检测能力会因结构中局部缺陷大小、缺陷深度、缺陷位置、敲击角度的不同产生相关性影响。     

对非线性破坏准则下边坡稳定性分析的线性简化

基于极限分析的上限理论,对非线性破坏准则的边坡稳定性问题,提出了一个线性简化方法。该方法把复杂的非线性问题化成线性问题,从而在实际工程应用时,可以利用已有的关于线性问题的分析结果或根据本论述的方法使问题简化。数值算例表明了该方法的简单实用性。     

岩体三轴强度、破坏准则及参数研究

根据岩体三轴试验结果,确定了Ｈｏｅｋ－Ｂｒｏｗｎ准则中的ｍ、ｓ值．再根据ｍ、ｓ值,分别确定了岩体的强度参数和变形参数,得到了满意的结果．     

修正的L-D准则在卸荷岩体力学中的应用

通过卸荷模拟试验数据，考虑了不同抗拉强度下的岩石卸荷受拉破坏，求出了修正L-D准则(Lade双屈服面屈服准则)的各项参数，并与Lade所统计的试验资料数据进行了比较，结果较为吻合。     

钻柱构件失效模式与安全韧性判据的研究

在对大量钻柱构件失效事故的失效分析结果进行综合统计和分析的基础上,采用断裂力学方法,研究了钻柱构件的主要失效模式及失效模式与材料韧性的相关性,提出和验证了防止钻柱构件早期失效、提高疲劳寿命和安全可靠性的韧性要求．