【摘 要】
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本文对止裂条带增强含裂纹金属薄壁结构的断裂韧度进行了数值分析.止裂条带通过胶黏剂单侧粘接在金属薄板裂纹的前端;分析时止裂条带与金属薄板之间的胶接面采用界面元,金属薄板裂纹的起裂与扩展采用裂纹尖端张开角断裂准则.分析结果表明,与未增强结构相比,由于增强条带的桥接作用将金属薄板中的部分载荷转移到条带上,显著提高了结构的断裂韧度.进一步分析表明止裂条带的宽度、止裂条带的刚度和胶黏剂的强度是影响结构断裂韧
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本文对止裂条带增强含裂纹金属薄壁结构的断裂韧度进行了数值分析.止裂条带通过胶黏剂单侧粘接在金属薄板裂纹的前端;分析时止裂条带与金属薄板之间的胶接面采用界面元,金属薄板裂纹的起裂与扩展采用裂纹尖端张开角断裂准则.分析结果表明,与未增强结构相比,由于增强条带的桥接作用将金属薄板中的部分载荷转移到条带上,显著提高了结构的断裂韧度.进一步分析表明止裂条带的宽度、止裂条带的刚度和胶黏剂的强度是影响结构断裂韧度的主要参数.
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骨组织作为人体重要的承重器官,其力学性能和损伤行为一直是人们关注的焦点.骨骼承受各种循环载荷之后,由于其具有自修复能力,使它能有比非生物材料长的多的使用寿命.而骨损伤的修复则是通过一个叫做骨重建的过程来实现的.骨重建不只是可以修复骨损伤,它还有另外一个重要的功能,而且可调整骨内部的结构来适应外界环境的变化.本文研究多场耦合载荷作用下骨的损伤和修复行为,建立新的多场耦合作用下的骨损伤模型,涵盖力学因
由于超导材料具有零电阻、迈斯纳效应和约瑟夫效应等奇异的特性,超导材料在超导储能器、超导发电机、超导电缆等领域具有广阔的应用前景.伴随着低温技术的发展和新超导材料的不断发现,超导材料的物理特性和应用都取得了较大的进展.一方面,在传输电流和磁场的作用下,超导薄膜会承受电磁力,并且电磁力随着磁场的增大呈平方级增长.
利用二级轻气炮驱动正立方体93钨破片到2 km/s的速度,分别高速侵彻碳化硼/铝合金复合防护结构靶板、叠层铝靶板和间隔铝靶板,根据对靶板在侵彻后的损伤与破坏分析,定量得到三种防护结构对93钨破片高速侵彻的防护性能对比结果,为高速钨破片的防护设计提供重要参考.
随着微电子及微/纳器件高性能的不断提升,作为芯片中关键材料之一的金属互连线的特征尺寸也在不断减小,其在电/热/力多场耦合作用下的可靠性面临越来越严重的威胁.由于互连线热疲劳损伤的萌生无法测量和探测,目前人们始终未能很好地确定并建立金属互连线的临界损伤应变幅与互连线尺寸(宽、厚)之间的定量关系.本文系统地研究了具有不同线宽(0.8-8.0微米)金互连线在交流电诱发下的热疲劳性能.
为研究附着在集流体表面的硅薄膜电极会在充放电过程中发生剥落的现象,本文使用半解析方法对之进行了建模与分析.对界面裂纹的形成与扩展过程的分析,本文使用了内聚力模型.本文所建立的模型可以分析在界面裂纹形成与扩展过程中的应力演化与张开/错开位移的演化,并且评估不同电化学条件以及硅薄膜的不同几何尺寸对分层现象的影响.根据本文的分析结果,建议表面电流越小,几何尺寸越小对薄膜电极的力学稳定性能更有利.
数值流形方法是一种能统一处理连续和不连续问题的有效数值方法.该方法采用的数学覆盖系统可完全独立于物理域,能很好地求解各类裂纹问题,而多边形单元则具有网格划分灵活,求解精度高等优点.本文基于数值流形方法,采用蜂窝(正六边形)单元求解线弹性平面裂纹问题.在导出相关方程的基础上对典型裂纹问题进行了分析,通过互能积分法获得了裂尖的应力强度因子,计算结果与参考解吻合得较好.除此之外,文中还对不同单元上的求解
多轴疲劳中由于载荷特征参量较多,像应力幅比、相位差及平均应力等,且各载荷特征参量对疲劳失效的影响比较复杂,到目前为止仍有许多问题没有达成共识.本文采用2A12-T4铝合金漏斗形试件,进行了不同扭转平均应力下的扭转疲劳试验以及比例加载下的拉扭复合疲劳试验,研究了扭转平均应力对多轴高周疲劳失效的影响.
考虑金属材料的多晶聚合特征和细观塑性变形机制,结合应变循环试验,研究了纯铜在应变对称循环下细观变形不均匀统计参数变化与疲劳破坏的关联性:(1)建议了多晶金属循环过程中内部应力与塑性累积应变分析的方法,采用考虑晶体塑性滑移的非线性运动硬化机制的晶体塑性模型,进行晶粒尺度的应力与塑性应变计算;(2)采用可进行统计分析、包含一定数量晶粒的Voronoi多晶集合体作为金属材料的统计代表性单元(SRVE),
本文利用断裂力学方法,研究复合材料加筋结构在压缩及面外弯曲载荷共同作用下的破坏过程.采用非线性有限元方法,建立复合材料加筋蒙皮结构渐进损伤失效的有限元模型.该模型采用cohesive单元模拟筋条与蒙皮间的连接界面,采用Quads准则和B-K准则判断损伤起始和扩展;复合材料层板采用三维Hashin准则作为失效判据,并引入材料刚度退化模型模拟损伤.数值分析结果与实验结果吻合较好,验证了模拟方法的合理性
电加工是利用瞬间放电能量的热效应,使工件材料熔化、蒸发达到尺寸要求的加工方法.加工时的热效应和电解作用使加工表面产生一定厚度的变质层对工件的表面微观力学特性产生影响.本文研究不同工艺参数(脉冲电流、脉冲时间)对工件试样变质层结构及其内部微观缺陷的影响,采用SEM研究表面层的孔洞和微观裂纹等微观组织缺陷,研究不同加工参数对试样表面的微观形貌、组织结构及试样宏观力学性能有重要影响;采用显微硬度研究变质