有限板中裂纹应力强度因子的计算

采用Muskhelishvili复势理论和Riemann—Hilbert问题的解法，给出了裂纹表面受伪集中力作用时的基本解。并利用“伪力法”和叠加原理给出了含中心斜裂纹的岩石类材料在压缩荷载作用下的应力强度因子的解法，分析了裂纹方向对应力强度因子的影响。利用基本解和边界条件可以计算板长和板宽对应力强度因子的影响。     

平面三自由度并联机构动力学性能研究

采用凯恩方法建立平面三自由度并联机构的动力学方程。为了量化机构的动力学性能,基于操作空间的惯性矩阵,给出机构加速性能评价指标,机构高速运行时,转动关节会引起较大的离心力和哥氏力,又给出高速性能指标。进而研究两种指标在工作空间的分布情况,得到它们在工作空间的等高线图,分析关节驱动力矩沿等高线的变化规律。结果表明,两种性能指标在工作空间的分布具有相似性,在拟定机构工作空间时可以兼顾加速性能和高速性能,并使得机构的工作空间和动力学性能达到均衡,为应用于高加速度和高速作业的机器人机构的工作空间确定和动力学优化设计提供参考。     

结合面切向接触刚度的概率统计模型

该文考虑结合面上微凸体接触为椭圆形接触,运用弹性力学空间半无限体受载荷变形理论,并根据椭圆形接触面上压力分布的Hertz理论,推导出椭圆形接触面的长、短半轴计算式和单个微凸体接触时的切向接触刚度表达式。建立了结合面上微凸体椭圆形接触面的长、短半轴呈二维正态分布、高度呈正态分布情况下的宏观切向接触刚度模型,得到了相应的宏观切向接触刚度表达式。通过数值计算给出了切向接触刚度随结合面的法向载荷、切向载荷、椭圆微凸体的离心率、微凸体分布的相关系数、微凸体测量高度和微凸体分布的标准方差等各影响因素的变化情况,增大法向载荷可以提高结合面的切向接触刚度,而切向载荷的增大会导致切向接触刚度的减小。     

界面元法在机械结构结合部问题中的应用

针对机械结构数值分析难以解决的结合面位移不连续问题,建立了一种包含结合部特性的机械结构结合部界面元模型。以螺栓连接的机械结构为研究对象,分别进行数值计算和试验研究,并将分析和试验结果进行了比较。结果表明:界面元法能够较好地解决机械结构结合部问题,具有广阔的应用前景。     

纤维打团效应对纤维混凝土抗拉性能的影响

针对纤维在混凝土中存在的打团效应引入了纤维均分系数,并建立了六种纤维打团模型。基于复合材料的力学理论,分析了纤维打团效应对纤维混凝土(FRC)抗拉性能的影响。结果表明:纤维均分系数随打团纤维根数的增大而减少;纤维打团效应的存在导致纤维临界体积掺加率有一定程度的增大,FRC的抗拉强度有不同程度的减小;FRC抗拉强度的损失与纤维临界体积掺加率均随纤维打团含量的增大而增大;考虑纤维打团效应的FRC拉伸强度计算值与试验值较为接近。     

具有局部分层的对称铺设层合板在非保守力作用下的屈曲分析

利用弹性非保守系统自激振动的拟固有频率变分原理,推导出复合材料矩形板受非保守随从力作用的变分方程,进而导出复合材料层合板含分层损伤的有限元基本方程及求解临界荷载力和固有频率的特征方程。用载荷增量法计算了不同边长比的复合材料矩形板在面内受随从力作用且含有分层的临界载荷,分析了不同角铺设方向对临界载荷的影响。分析表明,分层对临界载荷有一定影响,复合材料层合板的角铺设方向对临界载荷有较大影响。     

三轴应力作用下化学侵蚀对砂浆力学性能的影响

开展了不同水化学腐蚀下砂浆试样的常规三轴压缩试验,分析了溶液pH值、浓度及水化学成分对试样的腐蚀程度及微细观结构的影响效应,探讨了砂浆试样的水化学腐蚀机理,并进一步对比分析了不同水化学作用对砂浆物理力学参数的影响规律。基于化学腐蚀后试样产生的次生孔隙率,建立了新的损伤参量来定量描述试样物理力学性质随水化学损伤的演化过程。     

水化学腐蚀对砂岩力学特性影响的试验研究

通过砂岩在不同水化学溶液中浸泡后的常规三轴压缩试验,对比分析受不同 pH 值、不同浓度和不同化学成分的化学溶液腐蚀后砂岩的变形特性、强度特性及其微细观结构特征,并监测化学溶液中Ca2+,Mg2+离子浓度的变化规律,初步探讨砂岩试样的水化学腐蚀机制。试验结果表明：化学腐蚀后,砂岩试样有从脆性向延性转化的趋势;砂岩的力学参数均有不同程度的降低,并且,砂岩力学参数的劣化程度与其物理化学参数之间存在密切的关系,试样的孔隙率或纵波波速变化越大,或溶出的离子浓度越多,其力学参数的降低程度越大。引入新的损伤参量来定量地表达试样力学参数随水化学损伤的演化过程。     

冻融循环作用下砂岩三点弯曲断裂性能试验及其破坏形态研究

针对不同初始缝高比砂岩试样的三点弯断裂性能展开冻融循环试验研究,分析砂岩试样断裂破坏面的三维形貌随冻融循环作用的变化规律;同时,探讨试样破坏面的三维粗糙度系数与其起裂荷载、峰值荷载、断裂韧度、断裂能等参数的关系。研究结果表明:冻融循环作用对砂岩试样起裂荷载、峰值荷载、断裂韧度和断裂能有不同程度的劣化作用,其劣化作用的程度又受试样初始缝高比的影响。砂岩试样断裂面的粗糙度系数随冻融循环次数、初始缝高比的增大呈增大的趋势。当初始缝高比一定时,粗糙度系数与冻融循环次数呈较为明显的指数函数关系。冻融循环作用下,砂岩试样断裂峰值荷载的损伤因子、断裂韧度的损伤因子与粗糙度系数的增量有着较为显著的线性递增关系。     

一种新的机械结构结合部特性分析方法

提出一种新的基于界面元法的结合部特性分析方法。由于界面元法采用分片刚体位移模式,在数值分析时允许组合结构在结合面上位移不连续,并且无须增加任何形式的接触单元就可以有效地模拟结构的不连续性。基于赫兹理论,根据微凸体法向载荷与法向接触变形之间的关系,由结合部特性的试验拟合公式推导出结合部特性的等效材料参数弹性模量;根据离散单元中的应力波传播条件,得到结合部法向刚度和切向刚度之间关系式,并利用结合部特性的试验拟合公式推导出结合部特性的等效材料参数泊松比。以包含结合部的机械结构为研究对象进行数值分析,并将计算结果和试验测量结果进行比较。比较结果验证了用界面元法对考虑结合部特性的机械结构进行数值分析的可行性和准确性,为深入研究机械结构结合部问题奠定了基础。