挠曲电效应对超薄铁电薄膜物理性能的调控

具有量子隧穿及阻变存储效应的超薄铁电薄膜引起了广泛的关注.在超薄铁电薄膜中,应变及应变梯度效应十分明显,因此由应变梯度所产生的挠曲电效应不可忽视.挠曲电效应是指应变梯度或非均匀应变场能局部地破坏反演对称,从而导致晶体产生电极化的效应.基于朗道热力学理论,建立了考虑挠曲电效应的超薄铁电薄膜相变的理论模型.通过该模型研究了挠曲电效应对纳米尺度超薄BaTiO3薄膜相变温度、铁电性能以及热释电系数的影响.研究结果表明:挠曲电效应提高铁电薄膜的电极化值和临界厚度,降低薄膜的相变温度.利用挠曲电效应可有效调控超薄铁电薄膜的相变温度及热释电系数.     

考虑偶应力影响的有限大板单边裂纹计算

裂纹尖端存在很大的应变梯度,应变梯度效应对裂纹尖端附近的应力场和微尺度下的断裂行为产生显著影响.本文采用基于偶应力理论的无网格迦辽金法计算有限大板单边裂纹尖端的应力场和应力强度因子,分析了偶应力对裂纹尖端的影响.计算结果表明基于偶应力理论的无网格法的有效性和可行性.     

考虑偶应力影响的有限大板单边裂纹计算

裂纹尖端存在很大的应变梯度,应变梯度效应对裂纹尖端附近的应力场和微尺度下的断裂行为产生显著影响。本文采用基于偶应力理论的无网格迦辽金法计算有限大板单边裂纹尖端的应力场和应力强度因子,分析了偶应力对裂纹尖端的影响。计算结果表明基于偶应力理论的无网格法的有效性和可行性。     

应变梯度弹性〖WTBX〗理论C 1自然单元法

将Sibson插值作为三次单纯形Bernstein-Bézier多项式的自然邻近坐标,得到C ¹连续插值函数.将C ¹连续插值函数应用于应变梯度弹性理论.由于该函数对结点函数值和梯度值具有插值特性,应变梯度理论C ¹自然单元法可以直接施加本质边界条件.数值算例分析了双材料系统界面边界层问题和中心圆孔无限大板双轴拉伸问题,数值解与理论解吻合得较好,表明C ¹自然单元法能够用来分析应变梯度弹性理论问题.     

功能梯度材料Euler-Bernoulli梁单元模态应变能对损伤参数的灵敏度分析

摘　要: 基于2 节点6 自由度的梁单元, 采用Euler-Bernoulli 梁理论和梁的应变能公式, 导出单元模态应变能公式。在此基础上推导出功能梯度材料Euler-Bernoulli 梁的单元模态应变能一阶灵敏度表达式。选取功能梯度材料Euler-Bernoulli 梁横截面顶部弹性模量EU、 底部弹性模量EL 和梯度指数k 作为损伤参数, 进行了单元模态应变能对损伤参数的灵敏度分析。数值算例表明, 单元模态应变能对损伤参数k 的灵敏度数值要比损伤参数EU 和EL 的灵敏度数值大很多个数量级, 并且高阶模态单元模态应变能的灵敏度数值均大于低阶模态单元模态应变能的对应灵敏度数值。通过数值算例进一步探究了损伤参数k、 EU 和EL 的变化对单元模态应变能灵敏度的影响, 这为功能梯度材料Euler-Bernoulli 梁结构损伤识别的研究提供了基础。     

微杆扭转静动态特性的尺度效应

利用应变梯度弹性理论,对微尺寸圆杆扭转的静动态特性进行了研究,分析了偶应力对微杆扭转的静态应力和自振频率的影响.当圆杆的半径接近于材料的特征常数时,其扭转静动态特性存在明显的尺度效应,使静态最大剪应力减小,动态自振频率提高.     

微杆扭转静动态特性的尺度效应

利用应变梯度弹性理论,对微尺寸圆杆扭转的静动态特性进行了研究,分析了偶应力对微杆扭转的静态应力和自振频率的影响。当圆杆的半径接近于材料的特征常数时,其扭转静动态特性存在明显的尺度效应,使静态最大剪应力减小,动态自振频率提高。     

混凝土类材料SHPB实验若干问题探讨

混凝土材料的宏观承载力包括材料的真实动态强度与惯性效应两部分,本文为了建立描述混凝土宏观承载力的物理模型,分析了材料真实动态强度与惯性效应的物理机制,建立了一个质量-阻尼元器件模型,进行了混凝土材料的SHPB数值实验.研究结果表明混凝土宏观承载力中的真实动态强度取决于材料特性及应变率的大小;惯性效应与应变率的梯度成正比例关系,而与应变率无关;提出的质量-阻尼元器件模型可以定性地表征混凝土材料的真实动态强度和惯性效应.

     

偶应力理论的层状岩体洞室数值模拟

传统的等效连续介质理论忽略了梯度应力的影响,未能很好地解释岩体工程中出现的弯曲变形及破坏现象。而引进偶应力及弯曲曲率的Cosserat介质理论考虑了弯曲效应对介质变形特性的影响。首先对基于平面应变问题的Cosserat介质理论以及扩展模型的弹性本构方程进行介绍,再利用快速拉格朗日法FLAC软件对地下洞室工程数值模拟,并将Cosserat法与增设节理单元法进行结果对比。模拟结果不仅能较好地显示层状岩体的弯曲变形,也证明了Cosserat介质扩展模型的有效性和优越性。     

混凝土材料的动态承载力与惯性效应

混凝土材料的宏观承载力包括材料的真实动态强度与惯性效应两部分,本文为了建立描述混凝土宏观承载力的物理模型,分析了材料真实动态强度与惯性效应的物理机制,建立了一个质量-阻尼元器件模型,进行了混凝土材料的SHPB数值实验.研究结果表明混凝土宏观承载力中的真实动态强度取决于材料特性及应变率的大小;惯性效应与应变率的梯度成正比例关系,而与应变率无关;提出的质量-阻尼元器件模型可以定性地表征混凝土材料的真实动态强度和惯性效应.