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脆性基体复合材料裂尖邻域夹杂—基体界面脱粘发展的数值模拟

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机械强度 2007年第4期29卷 607-613页

作者：张凡牛莉莎史平安莫军清华大学航天航空学院北京100084 中国工程物理研究院结构力学研究所绵阳621900

夹杂—基体界面脱粘是脆性基体复合材料在拉伸载荷下的主要损伤机制之一。同时,材料内部裂纹尖端附近区域因应力集中,往往具有相对较高的损伤可能性。文中提出一种以一类包含"非均匀相"的解析胞元为基础的数值方法,以考察脆性基体复合... 详细信息

夹杂—基体界面脱粘是脆性基体复合材料在拉伸载荷下的主要损伤机制之一。同时,材料内部裂纹尖端附近区域因应力集中,往往具有相对较高的损伤可能性。文中提出一种以一类包含"非均匀相"的解析胞元为基础的数值方法,以考察脆性基体复合材料内部裂尖临域夹杂脱粘的发展以及此过程中应力强度因子的变化。该方法分别应用含夹杂与含裂尖的解析胞元,以精确描述夹杂—基体界面与裂纹尖端附近的高梯度场函数,并利用Weibull概率函数控制加载过程中夹杂脱粘的发生。应用此方法可方便地建立复合材料内部裂尖附近细观结构的有限元模型,预测各夹杂依次发生脱粘的过程,并获得夹杂脱粘概率与裂纹场应力强度因子随载荷的发展规律。根据模拟结果,详细讨论材料各方面性质对于裂尖附近区域力学行为的影响。

关键词：夹杂-基体界面脱粘脆性基体复合材料损伤发展应力强度因子解析胞元数值模拟

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承压热冲击对核压力容器强度的影响

核动力工程 2001年第3期22卷 242-247页

作者：牛莉莎叶红光施惠基清华大学工程力学系北京100084

主要研究核压力容器承压热冲击(PTS)的瞬态过程，对热应力和机械应力产生的耦合效应进行分析，评价承压热冲击事件对容器强度的影响。利用有限元方法，建立合理的三维计算模型，模拟核压力容器进出口水管附近的承压热冲击的过程和特性... 详细信息

主要研究核压力容器承压热冲击(PTS)的瞬态过程，对热应力和机械应力产生的耦合效应进行分析，评价承压热冲击事件对容器强度的影响。利用有限元方法，建立合理的三维计算模型，模拟核压力容器进出口水管附近的承压热冲击的过程和特性。承压热冲击的历程大体在几百秒量级。热冲击产生的应力大于压力变化产生的应力，最大应力出现在接管和容器的接口附近，在这些区域产生局部塑性区。

关键词：承压热冲击压力容器有限元方法热应力强度核反应堆热冲击

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含有内部斜裂纹的弹性半平面应力场研究

机械强度 2006年第6期28卷 904-908页

作者：牛莉莎杨臻莫军史平安清华大学工程力学系教育部破坏力学重点实验室北京100084 中国工程物理研究院结构力学研究所绵阳621900

讨论含有内部斜裂纹的弹性半平面静力学问题,其中载荷作用在裂纹面上。研究基于断裂力学原理、复变函数方法以及Riemann-Hilbert(R-H)边值问题的一般理论。提出模型耦合方法,将原问题分拆成含有有限长度裂纹的全平面问题和无裂纹半平面... 详细信息

讨论含有内部斜裂纹的弹性半平面静力学问题,其中载荷作用在裂纹面上。研究基于断裂力学原理、复变函数方法以及Riemann-Hilbert(R-H)边值问题的一般理论。提出模型耦合方法,将原问题分拆成含有有限长度裂纹的全平面问题和无裂纹半平面问题的叠加。与其他文献的结果比较表明,该方法具有精度高,便于实现的优点。最后,给出所研究问题的半解析解及裂纹尖端的应力强度因子。

关键词：内部裂纹复变函数方法 Riemann-Hilbert边值问题应力强度因子

残余应力对铝合金在混和应力场中疲劳裂纹的延迟作用

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航空材料学报 2003年第4期23卷 1-4页

作者：陈迎锋李莹岩牛莉莎施惠基清华大学工程力学系北京100084

利用含内缺口的圆环试件,用实验和计算的方法,研究了两种铝合金在混和应力场下的孔边裂纹萌生特性,并利用扩孔形成的残余应力和变形,探讨对延迟裂纹继续发展产生的作用。扩孔残余应力场的存在使萌生裂纹的循环周次得到提高,对于型应力... 详细信息

利用含内缺口的圆环试件,用实验和计算的方法,研究了两种铝合金在混和应力场下的孔边裂纹萌生特性,并利用扩孔形成的残余应力和变形,探讨对延迟裂纹继续发展产生的作用。扩孔残余应力场的存在使萌生裂纹的循环周次得到提高,对于型应力场,延迟裂纹萌生的效果非常明显,而对于型和型混合应力场,延迟裂纹萌生的效果较弱。

关键词：残余应力铝合金应力场疲劳裂纹航天材料航空材料扩孔

纤维增强铝基复合材料热残余应力细观力学模型

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航空材料学报 2001年第1期21卷 36-42页

作者：牛莉莎胡齐阳施惠基清华大学工程力学系北京100084

从复合材料内部组分的细观力学关系入手 ,建立了基底 /涂层 /纤维三层力学模型。该核型能够分析有涂层的连续纤维增强金属基复合材料在温度和机械载荷同时变化下的应力应变关系 ,并可用于计算铝基复合材料的制造热残余应力状态。算例分... 详细信息

从复合材料内部组分的细观力学关系入手 ,建立了基底 /涂层 /纤维三层力学模型。该核型能够分析有涂层的连续纤维增强金属基复合材料在温度和机械载荷同时变化下的应力应变关系 ,并可用于计算铝基复合材料的制造热残余应力状态。算例分析表明 :涂层的物理性能对复合材料的整体力学性能有很大影响。在涂层上 ,有些残余应力分量远高于基底和纤维处的状况。涂层的弹性模量不同。

关键词：纤维增强铝基复合材料涂层效应粘弹性残余应力力学模型航空材料

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粉末冶金BeAl材料疲劳性能宏微观分析

稀有金属材料与工程 2006年第6期35卷 890-894页

作者：吴艳青牛莉莎施惠基王战宏清华大学教育部破坏力学重点实验室北京100084 西北稀有金属材料研究院宁夏石嘴山753000

用原位SEM观测研究了粉末冶金BeAl材料应力控制的疲劳机制。断裂时,低应力疲劳比高应力的平均累积塑性应变小得多。前者的累积塑性应变变化速率随着循环次数增大明显减小,后者则接近线性变化规律,表明高应力水平下的疲劳损伤累积更接近... 详细信息

用原位SEM观测研究了粉末冶金BeAl材料应力控制的疲劳机制。断裂时,低应力疲劳比高应力的平均累积塑性应变小得多。前者的累积塑性应变变化速率随着循环次数增大明显减小,后者则接近线性变化规律,表明高应力水平下的疲劳损伤累积更接近线性假设。低应力疲劳可从表面观测到一条疲劳主裂纹,由微观尺度下的累积塑性应变控制;高应力水平疲劳加载初期很快有宏观尺度的累积塑性应变,使Be与Al结合相界面同时产生较多裂纹。裂纹主要沿Al和Be结合强度较弱的表面路径扩展,随后沿纵深方向扩展,在材料内部裂纹扩展方向会变为与加载方向平行的Be基滑移面方向。当裂纹达到临界尺寸,局部塑性应变控制变为主应力方向控制,促使裂纹向前方扩展,宏观断口呈现出有层次的撕裂型。

关键词： BeAl材料粉末冶金疲劳机制 SEM原位观测累积塑性应变

高温合金材料循环相关和时间相关热机械疲劳循环性能模拟

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固体力学学报 1997年第3期18卷 240-250页

作者：施惠基牛莉莎王中光清华大学工程力学系北京100084 中国科学院金属所疲劳与断裂国家重点实验室沈阳110015

从平衡热力学不可逆系统出发，用非线性粘弹塑性运动强化模型来模拟高温合金材料的应变控制热机械疲劳循环特性．讨论了温度变化和应变循环的相位关系，循环相关和时间相关热机械疲劳损伤机制，蠕变和疲劳间的相互作用．在建立本构关系... 详细信息

从平衡热力学不可逆系统出发，用非线性粘弹塑性运动强化模型来模拟高温合金材料的应变控制热机械疲劳循环特性．讨论了温度变化和应变循环的相位关系，循环相关和时间相关热机械疲劳损伤机制，蠕变和疲劳间的相互作用．在建立本构关系和状态方程时，均考虑了温度变化所产生的影响．在确定模型各个参数时，使用等温力学试验和疲劳试验数据，为用等温疲劳研究成果分析变温疲劳性质，开辟了新的途径．

关键词：热机械疲劳高温蠕变高温合金应变循环

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高温合金材料循环相关热机械疲劳寿命预测

固体力学学报 1998年第1期19卷 89-93页

作者：施惠基牛莉莎王中光清华大学工程力学系北京100084 中国科学院金属研究所疲劳与断裂国家重点实验室沈阳110015

在变温非线性运动强化规律所描述的高温合金材料热机械疲劳应力－应变循环特性的基础上，讨论了应变控制的循环相关热机械疲劳寿命预测技术．所建模型采用了由应变能密度表示的损伤参数，并且引入了温度损伤系数，考虑了温度变化范围以... 详细信息

在变温非线性运动强化规律所描述的高温合金材料热机械疲劳应力－应变循环特性的基础上，讨论了应变控制的循环相关热机械疲劳寿命预测技术．所建模型采用了由应变能密度表示的损伤参数，并且引入了温度损伤系数，考虑了温度变化范围以及温度循环和应变循环相位关系对减劳寿命的影响．在确定模型的一些参数时，采用等温力学试验和疲劳试验的数据，为把等温疲劳研究成果推广到变温疲劳分析领域，开辟了新的途径．

关键词：热机械疲劳温度损伤疲劳寿命预测高温合金

金属基复合材料热机械疲劳加载模型的数值解法和应用

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机械强度 2004年第z1期26卷 115-120页

作者：牛莉莎郑岩胡齐阳施惠基清华大学工程力学系北京100084

论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载模型的数值解法和工程应用实例。热机械加载三层细观力学模型归纳为一阶常微分方程组的初值问题 ,在考虑数值求解的方法时采用经典的 4阶Runge Kutta法。对细观模型层间应力分配... 详细信息

论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载模型的数值解法和工程应用实例。热机械加载三层细观力学模型归纳为一阶常微分方程组的初值问题 ,在考虑数值求解的方法时采用经典的 4阶Runge Kutta法。对细观模型层间应力分配系数的确定 ,进行详细讨论。选择常用的铝基复合材料 ,计算其在温度循环和机械应变循环同相位和反相位两种情况下材料总体和各组分的力学响应。

关键词：纤维增强金属基复合材料涂层效应粘塑性热机械加载