材料力学的2个注记

运用弹性力学理论,证明了材料力学的2个命题。一个是各向同性材料的3个弹性常数E,G,μ满足关系式G=E/2（1＋μ）;另一个是主单元体上任一方向截面上的正应力σ与切应力τ都必在三向应力圆的阴影区域内。     

主平面与主应力对应关系的直观判断方法

本文提出关于平面应力状态单元体上两个主平面与两个主应力对应关系的直观判断方法．这种方法根据单元体上已知的较大的一个正应力所在的截面方位，和该截面上剪应力的方向，就可直接判断出两个主平面与两个主应力的对应关系．这种方法简单明了，容易为学生所掌握．     

应力空间内主应力及主方向的解析表达式

在应力偏张量主值三角函数解的基础上，推导了应力空间内主应力和主方向的通用解析解公式，并对解的几种特殊情况进行讨论，最后通过算例的计算，结果表明本文推导的公式是正确的，为塑性力学的主应力求解提供方便。     

主应力方向和中主应力系数对冻结黏土性状的影响

为研究复杂应力路径下冻土的力学特性,利用冻土空心圆柱仪对饱和冻结黏土开展了定向剪切试验,重点研究了大主应力方向和中主应力系数对饱和冻结黏土应力应变性状的影响.试验结果表明:定向剪切路径下饱和冻结黏土应力-应变曲线基本呈现应变硬化特征,且广义剪应力-应变曲线受扭剪分量的主导.不同大主应力方向下冻结黏土应力-应变曲线水平存在一定差异,当中主应力系数b为0.5和1时广义剪应力-应变曲线水平随着大主应力方向角α的增加而降低.中主应力系数b对冻结黏土扭剪分量的应力应变性状影响相对较小,而对轴向分量与广义剪应力应变性状影响显著.     

考虑主应力偏转影响的基坑开挖应力路径

针对目前基坑开挖应力路径研究中缺乏对主应力偏转影响的考虑,引入主应力方向角的概念并推导了其计算方法,建立了p-q-α三维应力状态体系。以黏土超深基坑开挖工程为算例,采用有限元软件ABAQUS模拟基坑开挖全过程,对基坑不同区域关键位置点在开挖卸荷过程中的三维应力路径进行了研究。结果表明,坑底土体平均压应力p减小,广义剪应力q先减小后增大,主应力方向角α偏转幅度较大;坑侧土体主应力方向角α有明显偏转,但应力路径的发展与支撑的设置密切相关,基坑坡顶土体则几乎不发生主应力轴偏转。     

正交层板受双向拉伸时的横向开裂

基体横向开裂是复合材料正交层板的主要损伤类型.假设正交层板在双向受拉时,基体内横向裂纹达到特征饱和损伤状态,层板在两个受拉方向上的位移都沿层板厚度按抛物线分布.分别在0°层和90°层取单元体,考虑单元体的平衡而得到平衡方程,引入平均应力和平均位移的概念,利用剪切迟滞理论研究了层板中的应力分布,推导出一组偏微分方程.当层板处于损伤的早期阶段,假设只有90°层基体开裂,从而得到平均应力和层间剪应力的解析解.     

均布荷载作用下悬臂梁的弹性应力解

假设切应力,采用半逆解法,推求应力函数的形式,然后求出应力分量.再考虑边界条件,求出积分常数,从而得到悬臂梁弹性力学应力解.最后比较了弹性力学解答和材料力学解,得出了一些有用的结论.     

剪切梁式传感器结构的初步分析

本文用有限单元法对剪切梁式传感器的应力状态、变形状态进行了初步分析。得出了盲孔底部的剪应力分布;盲孔底部的最大剪应力的等剪应力区;盲孔庙部的主应力和主应力倾角分布。根据计算分析,提出了传感器较合理的结构形式及电阻应变片的粘贴部位与方向。     

平面应力状态的主应力方向的直接判定法

在教学中发现:在材料力学课程中,关于平面应力状态的主应力方向的确定(解析法),虽然进行了较为详细的讲解,并作了一定的练习,但学生应用起来却常常发生错误。即使后来学习了弹性力学,在这方面的错误仍常常出现。究其原因,是学生在使用     

各向同性材料受各向异性弹性损伤时的应力应变关系

构造了具有主对称性的损伤影响张量,研究了弹性各向异性损伤时的有效应力,按照Lem aitre应变等价性假设,建立了弹性各向异性损伤应力应变关系,并引入了材料的有效柔度张量.由于应力应变关系应该具有对称性,因此要求有效柔度张量具有对称性.采用S idoroff的弹性能等值假设和弹性余能等值假设构造了材料的有效柔度张量.推导出损伤应变能释放率张量.推导了各向同性材料在受各向异性弹性损伤时的应力应变关系,分析表明,原为各向同性的材料,在受各向异性损伤后,表现出各向异性.     

细观力学能量等效模量方法与微极弹性力学

夹杂多相复合体的能量等效模量介质，是细观力学研究脆性材料损伤的主要方法之一．通过研究细观结构变化的物理和力学过程，引入某种平均化方法寻出材料的宏观性质．从宏观唯象角度引入各阶张量形式的连续场变量研究夹杂复合体的损伤，目前尚属空白．本文将夹杂多相复合体同引入内部结构的微极介质等效，通过微极弹性力学中的应力(σ)、力偶应力张量(m)和Helmholtz自由度密度φ，给出了描述夹杂多相复合体损伤的等效模量解析表达式．将取决于各相几何、物理性质和平均化方法的平均应变柔度张量用与连续分布场张量m相关的柔度张量代替．     

水泥混凝土桥面铺装力学行为数值分析

为了分析桥面铺装层的力学特性及其影响因素,结合桥面铺装的结构形式建立了有限元模型,分析了不同水平制动力系数、铺装上下面层材料模量组合及铺装层厚度变化对铺装层内力学状态的影响规律．结果表明,不同的水平载荷对铺装层内的主应力影响较小,而对铺装层内的剪应力影响较大;随着水平载荷的增加,铺装层及防水粘接层内的最大剪应力呈线性增大的趋势;随着铺装层组合模量的提高,铺装层内的主应力变化较小,而层间剪应力相应减小,但变化的幅度较小;增加铺装层的厚度对主应力的影响很小,随着厚度的增加层间最大剪应力减小．研究结果可为桥面铺装材料的选择和结构设计提供理论参考．     

裂缝面及井眼附近的应力分析

从力学角度出发,建立了川西致密气层井眼,裂缝面及地层的有限元模型,应用ANSYS软件仿真模拟了裂缝面与水平面面夹角的变化引起裂缝面上及井眼附近的应力变化,重点研究了水平裂缝面上及井眼附近的主应力和等效应力的应力等值线变化规律,随着地层裂缝倾角的增加,裂缝面上井眼附近的最大等效应力逐渐转移到井眼椭圆截在的短轴两端附近,研究结果对进一步研究井眼稳定,井壁崩落方向或裂缝面上的应力敏感性具有指导意义。     

弹性各向异性损伤

采用损伤影响张量,研究了弹性各向异性损伤时的有效应力,按照Lemaitre应变等价性假设,建立了弹性各向异性损伤应力应变关系,并引入了材料的有效柔度张量.由于应变应该具有对称性,因此要求有效柔度张量具有对称性.本文采用Sidoroff的弹性能等值假设和弹性余能等值假设构造了材料的有效柔度张量.推导出损伤应变能释放率张量.     

二向应力状态下主平面的简捷评定

利用解析法求解二向应力状态下的主应力、主平面时,确定主应力（σ_（max）、σ_（min））和主平面（α_0~(1)、α_0~(2)）的对应关系有多种方法。本文通过单元体与应力圆的对应关系,给出了二向应力状态下主平面的简捷判定方法。     

几种韧性材料的断裂机理及应力参数分析

应用传统强度理论和细观力学方法对几种韧性材料在复合载荷条件下的断裂机理、启裂位置、开裂方向进行了实验分析和应力场计算.结果表明,对应于不同的应变硬化率和复合比,韧性材料的断裂形式和断裂机理会发生变化;钝化变形区应力三维度最大处和锐化变形区剪应力最大处是裂纹的启裂位置;根据启裂点上的最大拉应力方向或最大剪应力方向可预测裂纹的开裂方向;应力状态及相关参数的临界值可作为断裂过程的控制参数.     

线性荷载作用下单跨超静定深梁应力计算方法

为了获得线性荷载作用下工字形截面深梁各应力分量的解析计算方法,以单跨超静定深梁为例,参照以往的研究成果,通过建立合理的力学计算模型,应用弹性力学解法并考虑了弯剪耦合效应,推求出正应力、剪应力和挤压应力的解析计算公式并与材料力学解进行对比.通过对量纲为1翘曲正应力的定义和分析,获得量纲为1翘曲正应力沿梁高和跨度的分布规律,以及随跨高比和翼缘与腹板面积比的变化规律.结果表明剪力使正应力增大,对此类深梁已不能用材料力学中的细长梁纯弯曲理论计算其应力.此结果为线性荷载作用下工字形截面深梁的应力计算提供了一种解析计算方法,为结构设计计算提供了理论方法.     

土与结构接触面单直剪试验力学性质研究

基于高应力下土与结构接触面单直剪试验结果,从接触面本构关系、接触面剪切刚度及接触面摩擦角等方面研究了高应力下单直剪试验接触面的力学性质差异。结果表明:高应力直剪过程中剪应力-剪切位移具有非线性弹性特征,可用双曲线模型描述,而单剪条件下两者可用非线性弹性-理想塑性表征,双曲线模型的本质特征与单剪试验数据不吻合;直剪试验中接触面剪切刚度未减至零,而单剪试验中接触面剪应力达到抗剪强度后接触面保持零剪切刚度状态;高应力单剪试验条件下土与结构接触面的强度准则更适合用无黏聚力的莫尔-库仑强度准则表示;两种剪切试验条件下,影响因素对接触面初始剪切刚度的影响不尽相同;借助Taylor基于Davis关系式提出的接触面流动法则,给出了高应力下单直剪接触面摩擦角差异的理论解释,试验结果印证了该分析的合理性。     

多排悬挑架主梁的应力和变形计算方法研究

采用材料力学和弹性力学有限元法,分别计算了多排悬挑架主梁的应力和变形.材料力学算法将多排悬挑架主梁视为连续梁,理论上无法解决几何形状变化明显的应力集中处（如支撑点处）的应力问题,2种方法的计算结果相差较大,最大误差达112％,但变形计算结果基本一致.故多排悬挑架主梁的强度计算应采用弹性力学有限元法.     

桥面铺装温度场与温度应力分析

针对目前道路温度场及桥面铺装层车载应力研究颇多,但桥面铺装层温度场及温度应力研究匮乏的情况,从推导桥面铺装温度场解析解出发,得到了桥面极值温度的简化计算公式,并在大量实测数据的基础上,采用统计优化的方法提出了经验公式,以具体实体结构为例,将桥面板和沥青混凝土铺装层作为统一的力学分析体系,采用三维有限元法,对极值温度作用下铺装层内部最大主应力、最大剪应力进行了计算,分析了铺装层厚度和模量对桥面铺装受力状态的影响,研究了桥面铺装体系的力学特性和应力变化规律,为桥面铺装层的结构设计和材料选择提供了理论依据.