无限介质中矩形裂纹相互作用分析

为评估含矩形面裂纹的无限介质的局部强度和稳定性,分析了在沿裂纹面正向和切向分布载荷作用下矩形裂纹的应力强度因子及两个共面或平行的矩形裂纹相互作用问题. 基于一类不含强奇异性面力边界积分方程, 采用边界单元技术给出了含裂纹介质的三维静力分析数值方法. 采用该数值方法考察了应力强度因子随矩形裂纹长宽比的变化情况,以及共面和平行矩形裂纹间距对应力强度因子值的影响. 结果表明,当裂纹间距减小时,共面裂纹的应力强度因子增大,而平行裂纹的主要应力强度因子则变小,表现出了不同的相互作用效应;当裂纹间距较大时,两裂纹间的相互作用效应基本消失     

任意截面无黏结预应力混凝土梁的有限元分析

建立了基于大变形非线性有限元理论的无黏结预应力混凝土梁的计算模型,能够较好地预测任意截面无黏结梁整个加载历史的非线性结构响应.无黏结筋的效应以等效节点荷载替代,由此可按普通有黏结钢筋混凝土梁进行分析,其截面内力由外荷载和无黏结筋等效节点荷载共同引起.利用修正的Rodriguez截面分析模型,混凝土的贡献通过边界顶点定义的梯形单元来实现.导出了任意截面无黏结预应力混凝土梁非线性全过程分析的标准有限元公式.无黏结试验梁的分析计算结果与试验结果吻合良好.     

纤维增强复合材料桥联增韧模型

提出一个纤维增韧模型和一个桥联本构函数，考虑到界面滑移和分离特性，运用建立在纤维强度
基础上的韦布尔分布来模拟有效的桥联裂纹长度.当桥联载荷、总体外载荷、桥联应力和桥联应力强度因
子之间的关系联合求解时，描述了一个完全的桥联轮廓.对纤维增强复合材料作数值计算，结果表明，计
算值和现有实验值吻合得较好.建立在数值结果基础上，提出一个有限元法，通过比较半裂纹展开位移，
证实提出的模型和函数对模拟桥联律是有效的.     

隧道集水廊道底板型衬砌结构排水泄压能力研究

为了进一步优化交通隧道排水系统的设计方案,以贵南高铁九万山隧道为工程依托,基于渗流场和应力场双场耦合理论,以新型集水廊道底板型衬砌、中心排水沟底板型衬砌和传统泄水洞+仰拱型衬砌结构为研究对象,从围岩渗流场分布规律、衬砌结构排水泄压能力以及力学性能等方面综合评价结构的安全性、适用性,并在此基础上研究盲管间距对衬砌结构排水泄压能力的影响。研究结果表明：在60 m水位高度作用下,当环向盲管、泄水孔间距一定时,新型集水廊道底板型衬砌结构拱部、底板所受外水压力为294,158 kPa,其水压降幅比中心排水沟底板型衬砌高出17.5%,12.9%,比泄水洞+仰拱型衬砌高出15.1%,28.6%,可同时达到削弱拱部、底板外水压力的作用,且满足结构安全性的要求。采用新型集水廊道底板型衬砌时,其外水压力分布较为均匀,可避免采用泄水洞时产生类似偏压隧道作用带来的不良影响。     

非共面薄膜-基底结构多层封装及延展性分析

为减小柔性电子中非共面薄膜 基底结构因封装而导致的延展性下降,提出一种多层封装结构形式,并对其延展性进行了研究. 通过对薄膜上下表面附近采用不同力学特性的聚二甲基硅氧烷(PDMS),形成层状封装结构. 在将薄膜及其上下封装层简化为复合梁的拉 弯组合变形问题的基础上,采用有限元法计算了上下封装层的厚度、弹性模量等相关参数对结构整体延展性的影响.计算结果表明：上封装层弹性模量减小、厚度增加有利于改善延展性;下封装层的弹性模量适度高于基本封装材料且厚度合适的情况下可较大幅度提高结构延展性,而若弹性模量过高或厚度过大则可导致延展性的大幅下降.该多层封装结构设计和分析结果对于优化柔性电子器件结构具有参考和指导意义.     

带活门轴对称变截面管道中强激波的传播特性

研究了核爆环境下带活门轴对称变截面管道中非理想气体激波的传播特性,并讨论了在其传播过程中电离和离解效应的影响．通过利用TVD格式和时变非均匀网格对模型进行的数值模拟表明,在理想模型中波前压强的变化不会对无量纲结果产生影响,但在非理想模型中却会导致无量纲结果的较大变化,而且入射激波的波峰越陡,则到出口处波峰被抹平的幅度越大,活门的消波效果理想．通过对一维和二维计算结果的比较指出了一维计算的缺陷所在,而数值计算和近似估算结果的比较验证了文中近似估算公式的正确性．     

串联缓冲系统冲击响应与结构优化分析

为了研究瓦楞纸板与泡沫塑料所组成的串联缓冲系统的冲击响应,引入虚拟质量,利用Runge-Kutta法对系统动力学方程进行求解.由试验得到BC双瓦楞纸板和发泡聚乙烯准静态与动态应力-应变关系,建立它们的单轴本构关系.研究串联缓冲系统的冲击响应,试验结果与模型预测值吻合较好.对串联缓冲系统进行体积优化分析,并与发泡聚乙烯系统的优化结果进行比较.结果表明:若不考虑瓦楞纸板的缓冲作用,仅对发泡聚乙烯分析,则会造成资源的浪费.     

考虑耦合效应的风场中摇曳树木模拟

为了探索树木在风场中摇曳的运动机理,建立了风中摇曳树木的有限元模型.采用圆柱绕流的涡致振动理论估算了树枝在风中因旋涡脱落而引起的脉动升力和阻力;用基于任意拉格朗日欧拉法(ALE)的流固耦合模拟方法估算了不同风速和树叶角度的情况下风施加在树叶上的作用力;用基于圆柱绕流实验数据的简化流固耦合模拟方法估算了树枝大变形后作用在树枝上的风荷载变化.模拟结果表明,考察节点均以环状的方式运动,并且两种不同风场中的轨迹非常类似.由旋涡的脱落而引起的枝条抖动频率很高,但振幅很小.不同枝条之间存在相互的影响,并能改变考察点的运动轨迹     

纤维增强复合材料的界面分离准则

考虑泊松效应和分离界面上摩擦应力的作用，建立了描述界面弹性应力传递的摩擦桥联理论模型，获得了纤维和基体的所有应力解.基于界面分离过程的能量平衡，获得了分离能释放率的表达式.通过引入一个界面分离准则，给出了求解临界分离长度的方法，获得了临界分离应力和桥联本构关系的表达式.对纤维增强复合材料SiC/Ti-6Al-4V作数值计算，结果表明建立的模型比剪滞模型更准确.     

管道中流固耦合作用下的活门运动分析

为了探索管道中活门在管道流体压力作用下的运动规律和运动机理，对管道中流体与活门的流固耦合问题进行了理论分析与数值模拟.通过推导二维不可压缩流场中的任意拉格朗日欧拉(ALE)控制方程组，得到改进的ALE法.在模拟的过程中考虑了重力的影响，采用Gap条件来模拟活门的关闭，给出了一种特殊的网格划分方法，在活门即将关闭时, 保持大部分流体网格有较小纵横比.模拟结果表明，管道中的活门在关闭过程的起始阶段有小回摆，整个关闭过程中存在振荡，活门结构本身是一个摆.在重力场影响下，若活门初始开启角度过大，则关闭困难.