【摘 要】
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传统连续介质力学被成功地用于宏观结构力学性能分析。然而,一系列微观实验表明尺度效应广泛地存在于微米级的工程问题中。传统连续介质力学无法解释尺度效应,于是偶应力/应变
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传统连续介质力学被成功地用于宏观结构力学性能分析。然而,一系列微观实验表明尺度效应广泛地存在于微米级的工程问题中。传统连续介质力学无法解释尺度效应,于是偶应力/应变梯度理论就成为力学研究的热点之一。
偶应力理论引入了材料的特征长度,能够在连续介质力学框架内较好的反映材料的尺度效应。偶应力理论可以分为两大类,一般偶应力理论和约束转动偶应力理论。目前求解偶应力理论的方法主要是有限元法,对于一般偶应力理论的求解,只需构造Co连续的位移单元,于是一般偶应力理论也被称为C0类偶应力理论;与之对应,约束转动偶应力理论求解时要构造C1连续的位移单元,被称为C1类偶应力理论。目前,很多学者致力于两类理论求解方法的研究,也有学者采用罚函数法来逼近C1类偶应力理论。
本文在总结前人研究成果的基础上,对两类偶应力进行了系统的比较和仔细的分析,对各自的特点进行了叙述。本文对c0类偶应力理论中的第二剪切模量Ga进行了讨论,认为对Ga的定义是分清两类偶应力理论界限的关键:如果Ga是严格按照材料特性定义的常数,此时的理论为真正意义上的C0类偶应力理论;如果Ga可以随便变化,此时的理论为C1类偶应力理论的罚函数法。采用8结点等参元和RICT9+RT9单元分别对两类理论进行数值模拟,并对计算结果进行了讨论。
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