基于连续介质模型的离散元方法中弹簧性质研究

地质体材料的破坏演化过程是地质灾害防治工程中亟待解决的关键科学问题，也是力学的前沿课题。基于连续模型的离散元方法是研究该问题的一种数值方法。用求矩阵特征值的方法，推导基于连续介质模型的离散元方法中三维有限元刚度矩阵转化为离散元弹簧刚度的解析表达式，给出了不同条件下离散元弹簧的取法。研究立方体八节点单元中离散元弹簧的性质，得到棱弹簧、面对角线弹簧以及体对角线弹簧的刚度和方向表达式，给出这些弹簧刚度以及方向与泊松比的关系图。最后，将基于连续介质模型的离散元方法模型与Gusev模型、二维链网模型进行比较。对于泊松比为0．25时的平面应变问题，对于泊松比为1／3时的平面应力问题，基于连续介质模型的离散元方法模型与二维链网模型一致。在块体内部，基于连续介质模型的离散元方法模型与Gusev模型一致。且基于连续介质模型的离散元方法模型能模拟链网模型和Gusev模型都不能模拟边界单元，证明基于连续介质模型的离散元方法模型更具普遍性。     

器件韧性镀膜微划痕破坏机理研究

对硅基体上之韧性镀膜（铝膜）的粘结强度及破坏机理进行微划痕实验及理论研究,从实验中观察出该体系的破坏特征,进而测量出微划前水平驱动力、划痕深度随划前水平位移并伴随着界面脱胶发生的变化规律,针对微刈痕破坏特征,建立了双粘聚力模型,并对由微划痕引起的界面弹塑性脱胶进行了数值模拟,给出界面脱胶时能量释放率随其他材料参数变化的理论预测曲线,并将预测值与文中的铝／硅实验结果及与文献中关于铂／氧化镍的实验结果进行对比,达到基本符合。通过以对韧性薄膜／脆性基体的微划痕实验研究和理论分析,获得如下主要结论：（1）韧性膜的微划痕破坏特征为,当划刀尖端接近界面时,将突然发生薄膜测界面的脱胶现象,并在界面附近脆性基一侧形成界面裂纹并扩展;微划痕的水平驱动力表征了整个薄膜脱胶体系的能量释放率;薄膜或涂层材料的塑性变形对微划痕过程有较强的抑制作用。（2）界面的分离强度和材料的剪切强度对微划痕过程有重要的影响。（3）划痕刀片的几何特征角对刻痕水平驱动力影响不大。