应用科学学报1991年(第九卷)总目录

第 二 期龟磁场理论中几何化·数论消发散方法（1）----ruNES方法的理论表述……戴显烹（Q一类复合钟控序列……………………·,………………………………………·李献刚（8）粘弹性材料中的热量生成率函数及温度场控制方程…………………欧阳 @ @正义（17）有效电磁系统的相似性………………、………………………………………··时振栋（24）迭代函数的构造新法……………………………………………………………张宏志（29）氟离子辐照对聚四氟乙烯基底上金属薄膜附着力的影响…………·‘·刘正民 杨 莹 K幻涂敷型吸波材料电磁特性的…     

粘弹—粘塑相似性的一个非线性原理

根据蠕变试验结果,我们发现某些粘弹性材料的特性在下述意义上相似于热流变性简单材料的特性:相应于不同应力的蠕变函数对数与时间对数的曲线具有相同的形式,而它们都是主曲线的移位。其次,为进一步描述热流变性简单材料的各向异性特性,依照内变量理论,本文采用了一个映射应力张量代替各向同性蠕变势中的真实应力张量。根据Betten蠕变势理论是基于最大耗散率原理.从而,按照涉及蠕变条件的著名Lagrange方法,可以得到各向异性热流变简单材料的流变法则。本文从这一流变法则导出本构方程。这里,“各向异性”的意义是指“包括损伤”,即“包括分布缺陷”.文中发展的理论是建立在内蕴时间概念上的,这一内蕴时间是取为应力张量的函数,从而可将它视为材料函数。通过内蕴时间理论的热力学分析,我们发现若能恰当地定义内蕴时间,使得广义内耗(Hemholz自由能对内变量的偏导数)正比于相应内变量对内蕴时间的变化率,则所研究的各向异性热流变简单材料(即考虑损伤的热粘塑性材料)的本构方程形式就与广义内耗正比于相应内变量速率的粘弹性材料的本构方程形式完全一样。这样,类似于线性范围内的弹-粘弹对应性原理的概念,本文建立了非线性的粘弹-粘塑相似性理论。这一成果大大有利于裂隙流变性材料中裂纹扩展过程的研究,从而充实了流变断裂学的内容。     

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.     

湿热环境下粘弹性板的非线性动力稳定性分析

采用Boltzman积分型本构关系和热流变简单材料的折减时间概念,考虑湿热环境对材料粘弹性动力学行为的影响,分析了线粘弹性薄板在考虑几何线性与非线性时的长期动力稳定特性.设材料为标准线性固体,将系统的微分-积分型控制方程转化成微分型控制方程,由增量谐波平衡法确定主要动力不稳定区域的边界,讨论了温度与湿度的变化对粘弹性板的几何线性与非线性动力稳定特性的影响     

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。     

正交各向异性功能梯度材料周期裂纹问题研究

研究了正交各向异性功能梯度材料含平行周期裂纹的平面 I 型和 II 型断裂问题. 考虑正交各向异性的主轴方向分别为平行和垂直于带的边界, 运用 Fourier 变换, 将混合边值问题的求解转化为求解第一类 Cauchy 奇异积分方程, 获得了周期裂纹尖端应力场. 结果显示了非均匀材料参数, 材料力学性质和裂纹间距对应力强度因子的影响,对功能梯度材料的设计及应用有参考价值.     

正交各向异性功能梯度材料周期裂纹问题研究

研究了正交各向异性功能梯度材料含平行周期裂纹的平面I型和II型断裂问题.考虑正交各向异性的主轴方向分别为平行和垂直于带的边界,运用Fourier变换,将混合边值问题的求解转化为求解第一类Cauchy奇异积分方程,获得了周期裂纹尖端应力场.结果显示了非均匀材料参数,材料力学性质和裂纹间距对应力强度因子的影响,对功能梯度材料的设计及应用有参考价值.     

脉冲激光辐照 TiO2材料损伤的数值计算

构建了高斯脉冲激光辐照半导体材料的二维轴对称模型及热源模型,通过求解热传导方程计算了材料表面沿径向和纵向及材料表面中心的温度场分布.采用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics分析了1064 nm纳秒级脉冲激光辐照半导体材料TiO2的温度场分布.分析单光子吸收与自由载流子吸收对材料温升的影响.结果表明,对于波长为1064 nm的脉冲激光辐照TiO2,当激光的峰值功率密度达到108W/cm2时,自由载流子吸收的作用已不可忽视.计算温度场时,应同时考虑两种吸收.     

闭口薄壁弯扭复合梁的自由振动分析

利用广义变分原理建立了正交各向异性材料闭口薄壁弯扭梁自由振动的一组控制方程,其中考虑了材料的各向异性、横向剪切变形、与扭转有关的翘曲变形以及在各向异性材料中引起的各种弹性耦合对该梁振动特性的影响。直接对控制方程进行求解,可以求得该梁自由振动的固有频率及其相应的振型表达式。最后结合算例,对该梁在一端固定一端简支条件下的固有频率及振型进行求解,并将其与使用ANSYS梁单元的有限元结果进行了比较。     

瞬时弹性本构关系在尼龙6/蒙脱土 纳米复合材料中的应用

尼龙6/蒙脱土纳米复合材料是一种非线性粘弹性材料,采用非线性粘弹性本构理论中的弹性回复对应原理,获得了一个适用于该复合材料的瞬时弹性本构关系.较好地预测了复合材料不同应变率下的非线性粘弹性应力应变曲线,结果表明应力应变曲线应变率依赖性是遗传时间效应的结果,进而证明尼龙6/蒙托土纳米复合材料的粘弹性本构关系中可以不包括应变率作为独立变量.     

凝聚态物理学基础研究领域中的新理论Ⅰ纯质的分子结构与液体Cp,1理论方程及3个定理

将由氩模型微分方程出发创立的气体不平衡状态理论方程推广应用于凝聚态物理学性质的研究中,导出液体定压热容Cp,1理论方程,并创立3个定理,据此在很多情况下,仅需纯质的熔点Tm,沸点Tb就能准确地计算出Cp,1.是百年来凝聚态物质热容理论研究中的重大突破.公式的精度比2001年Poling教授,Praunitz院士推荐的国际科技界最优公式(含CSP correlation等)高10倍以上,经极性与非极性等42种结构类型289种纯质的1086个实验数据检验,平均误差为0.82%,显著优于前人公式,有重大的理论意义与广泛的应用价值.     

轴对称挤压过程中速度和温度关系的计算

建立了轴对称挤压过程热平衡的有限差分模型，在该模型中采用了动可容球形速度场，综合考虑了塑性变形，摩擦、热声望地以及材料流动等引起的挤压温升，利用该模型分析了等速挤压的温度变化、模拟等温挤压和等温挤压的速度，温度的变化关系，其结果与实验数据相符，可用于热挤压工艺参数的优化设计。     

全混釜反应器热稳定操作的最大传热器温差

对常见的幂级数型反应动力学体系，推导了放热反应时全混釜反应器热稳定操作的最大传热温差计算式，给出了计算实例，可供设计参考     

稳态非均匀温度场中孔型零件变形研究

当处于稳态非均匀温度场时,孔型零件热变形要考虑热应力产生的形变对其变形量的影响.用热弹性力学的方法推导了由热应力和自然膨胀所产生的孔型零件在稳态非均匀温度场中的热变形公式,实验结果也证实了公式的实用性.     

分子热力学前沿基础研究领域中的新理论3:液体在任一温度下的汽化热理论方程

从分子热力学理论角度出发,阐明在国际科技界享有很高声誉的Watson公式和著名物理化学家Pitzer公式的不足和缺陷后,提出计算液体纯质在任一温度下汽化热的理论方程,经用各种结构类型纯质的1000个实验数据检验,平均误差0.62%,物理意义比较明确,在由近熔点至近临界点的广阔的温度范围适用性好,这三方面的事实证明是相变热研究领域中的重大突破,极显著地优于Reid,Prausnitz等长期推荐的国际相变热计算化学领域中最好的公式例如Watson式、Pitaer式、Riedel式、Vetere式。     

带缺陷流变性材料裂尖断裂过程区的热力学性和电磁性

带缺陷流变性材料破坏过程中显现出热致磁效应的实验结果表明：在材料破坏的过程中，由于内部温度梯度的存在，导致裂尖断裂过程区具有热致磁效应．可见，热传导方程应包括电磁场的贡献．这种情况意味着断裂过程区内的磁感应场变化，不是由磁通量守恒律的局部化剩余产生，而是本构关系的直接结果，它显示为非局部效应，并参与能量耗散，因此，材料的破坏过程不是纯粹的力学过程．本文应用线性算子谱论建立了条带型断裂过程区的流变场方程并讨论了其热力学关系．最后，以对于Galilei不变式是协变的Lorentz不变式方程分析了裂尖断裂过程区的电磁场特性．本文的成果将有利于金属基复合材料、导电聚合物、定向纳米材料等新型材料的设计和制造以及有关结构物的失效分析．     

二维囚禁广义玻色气体的玻色-爱因斯坦凝聚

应用广义玻色-爱因斯坦分布函数研究在幂函数外势中二维广义玻色气体的玻色．爱因斯坦凝聚（BEC），导出二维广义玻色气体的临界温度、基态粒子占据率和热容量等物理量的解析表达式，讨论了非广延参数q对玻色系统热统计性质的影响．     

铁氧体加载波导环行结的三维场理论

本文推广Copplestone^[1]的方法,分析了铁氧体加载的H面波导环行结,并对各区域电磁场求解、匹配.借助于结的本征值,将结的内部问题转化为结的散射矩阵,从而建立了铁氧体加载的H面波导环行结的三维场理论.对于g=3的情况,数字计算和实验结果是吻合的.     

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。