检索结果-南通市图书馆

平面P波入射具有不完美界面圆形夹塞的动态响应特性

维普期刊数据库

同方期刊数据库博看期刊评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

爆破 2022年第3期39卷 25-32,63页

作者：陶明姚靖李夕兵中南大学资源与安全工程学院长沙410083

夹塞与介质的交界面并非总是完美界面,即位移应力在边界上并非是连续且相等的,入射P波在不完美界面发生的动态响应与在完美界面的动态响应有所差别。为了研究平面P波在具有不完美界面夹塞上的动应力响应情况,引入弹簧模型作为不完美界... 详细信息

夹塞与介质的交界面并非总是完美界面,即位移应力在边界上并非是连续且相等的,入射P波在不完美界面发生的动态响应与在完美界面的动态响应有所差别。为了研究平面P波在具有不完美界面夹塞上的动应力响应情况,引入弹簧模型作为不完美界面模型,该界面模型假定为厚度无穷小且无惯性的弹性粘结层。利用波函数展开法计算平面P波入射时不完美界面周边的动应力集中因子。分析了弹簧模型的重要参数弹簧刚度对动应力集中因子的影响。计算结果表明:弹簧刚度对低波数时的动态响应有明显影响,而随着波数的增大这种影响会逐渐减弱,同时在高波数时能观察到共振散射现象。采用常见的地震波子波—雷克子波作为瞬态扰动波形,基于稳态结果利用Fourier变换得到瞬态波入射时不同弹簧刚度条件下的瞬态响应。瞬态DSCF变化情况与稳态条件下相似,但是幅值有所增加。另外,雷克子波的主频与瞬态DSCF成负相关。

关键词：平面P波圆柱形夹塞不完美界面瞬态P波散射动应力集中因子

地震SV波作用下具有不完美界面浅埋复合衬砌隧道的动力响应

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

地震SV波作用下具有不完美界面浅埋复合衬砌隧道的动力响应

考虑界面影响的沥青混凝土粘弹性细观力学模型

第十九届北方七省市区力学学会学术会议

作者：曹宸房学谦朱长松朱正国韩智铭石家庄铁道大学东莞理工学院

本文研究了半无限弹性空间中具有不完美界面的浅埋复合衬砌隧道在地震SV波作用下的动力响应,引入弹簧模型来描述围岩、隔震层、主支护层和初支护层之间的不完美界面关系。利用波函数展开法与大圆假设,给出了各层衬砌与围岩的位移和应力... 详细信息

本文研究了半无限弹性空间中具有不完美界面的浅埋复合衬砌隧道在地震SV波作用下的动力响应,引入弹簧模型来描述围岩、隔震层、主支护层和初支护层之间的不完美界面关系。利用波函数展开法与大圆假设,给出了各层衬砌与围岩的位移和应力解析解。讨论了不同频率地震波作用下界面特性、隧道埋深与隔震层刚度对隧道的动力影响。结果表明:随着无量纲频率的增加,衬砌内动应力峰值逐渐向隧道上部偏移,衬砌内最大动应力也有减小的趋势;界面连接较弱时,主支承层和初支承层周围的动应力较大,并且界面法向刚度的影响大于界面切向刚度。埋深较小的隧道在低频SV波作用下具有更大的动应力。减小隔震层刚度会导致围岩动应力增大,而主支护与初支护中的动应力相应降低。

关键词：浅埋隧道复合衬砌不完美界面地震SV波动应力集中系数

来源： cnki会议评论

在线全文

cnki会议

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑界面影响的沥青混凝土粘弹性细观力学模型

作者：高仰明合肥工业大学

学位级别：硕士

沥青混凝土是一种由沥青胶浆和集料等组成典型的颗粒增强粘弹性复合材料,通常表现出十分复杂的力学行为,尤其是明显的与时间有关的粘弹性行为。复合材料细观力学理论为分析复合材料各组成材料在整体结构中所发挥的作用提供了一种有效的... 详细信息

沥青混凝土是一种由沥青胶浆和集料等组成典型的颗粒增强粘弹性复合材料,通常表现出十分复杂的力学行为,尤其是明显的与时间有关的粘弹性行为。复合材料细观力学理论为分析复合材料各组成材料在整体结构中所发挥的作用提供了一种有效的研究方法。近年来,国内外研究者已经利用细观力学模型针对沥青混凝土的力学性能做了很多研究工作。这些细观力学模型通常假设集料颗粒与沥青胶浆完美黏结。然而,由于表面化学反应、生产工艺等原因不完美界面总是存在于颗粒增强复合材料中,弱界面对复合材料的损伤机理和力学性能有显著影响。因此,完美界面的假设难以真实反映界面区的力学行为和物理本质。本研究的主要目的是建立考虑界面影响的沥青混凝土粘弹性细观力学模型,并研究界面状态对沥青混凝土粘弹性性能的作用机理。主要内容有：1)建立两种考虑界面影响的细观力学蠕变模型来描述沥青混凝土的蠕变行为;2)构建具有弱界面的沥青混凝土动态模量预测模型;3)利用上述三种模型研究集料颗粒与沥青胶浆之间界面状态对沥青混凝土粘弹性性能的作用机理。首先,引入线性弹簧层界面模型和界面相模型来描述集料与沥青胶浆之间的界面状态,然后采用改进的Mori-Tanaka方法,建立考虑界面影响的沥青混凝土细观力学弹性模型,最后基于弹性-粘弹性对应原理,得到考虑界面影响的沥青混凝土粘弹性性能预测模型。预测值与试验值的对比结果表明,模型能够较好的预测沥青混凝土的粘弹性力学行为。通过研究界面状态对沥青混凝土粘弹性性能的作用机理发现,界面状态对沥青混凝土的粘弹性力学性能有显著影响。为了充分发挥集料的承载能力和增强作用,在沥青混凝土设计和服役过程中应采取相关措施使沥青胶浆与集料之间的界面粘结状态控制在可接受范围之内。

关键词：沥青混凝土不完美界面细观力学流变性能

考虑界面损伤与摩擦的纤维增强复合材料应力传递机理及性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

考虑界面损伤与摩擦的纤维增强复合材料应力传递机理及性能研究

作者：芦新宇重庆大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料因其性能的优异与可设计性被广泛运用在工程领域。由于纤维增强复合材料微观结构对宏观性能影响很大,基于微观结构对材料宏观性能预测的理论分析方法和数值模拟方法是除实验外测定材料力学性能的重要方法。纤维/基体的... 详细信息

纤维增强复合材料因其性能的优异与可设计性被广泛运用在工程领域。由于纤维增强复合材料微观结构对宏观性能影响很大,基于微观结构对材料宏观性能预测的理论分析方法和数值模拟方法是除实验外测定材料力学性能的重要方法。纤维/基体的界面性能对复合材料性能具有重要影响。研究发现,纤维/基体界面失效后仍存在摩擦效应,但同时考虑纤维/基体界面脱粘后的摩擦效应和纤维端部界面的不完美粘结对复合材料性能影响的研究并不多见,纤维增强复合材料力学性能的预测存在误差。为了更准确地预测材料性能,本文对纤维/基体应力的传递建立了考虑界面损伤和摩擦效应的理论模型。通过数值模拟预测存在不完美界面的随机短纤维增强复合材料的宏观有效模量。在剪滞模型中引入考虑摩擦效应的内聚力模型,得到端部不完美粘结下纤维轴向应力和界面剪切应力分布的解析解,给出了界面处于损伤、脱粘阶段的临界荷载和界面处于弹性、损伤、脱粘三种状态的长度计算公式。将理论预测结果与已有实验、有限元模拟结果进行对比可知,界面处于弹性和损伤阶段时,该理论能准确预测纤维轴向应力和界面剪切应力分布。界面脱粘长度较短时,对纤维轴向应力峰值预测准确;界面脱粘长度较大时,对界面各阶段长度预测准确。在单纤维模型中针对复合材料性能的影响较大的参数进行分析可知,纤维长径比越大,纤维的应力传递作用越强;端部界面断裂能越大,处于弹性和损伤阶段的界面占比越大,在相同荷载作用下,界面断裂能对纤维轴向应力峰值的提升在13%左右;界面摩擦效应在界面脱粘时起主要作用,较大的摩擦可以抑制界面的脱粘,在相同荷载作用下,摩擦效应可以减少50%以上的界面脱粘长度,对纤维轴向应力峰值的最大提升接近100%。对随机短纤维增强复合材料的宏观有效模量的预测,本文利用Digimat和ABAQUS软件建立投放随机纤维的代表性体积元的数值模型。引入周期性边界条件对复合材料有效模量进行合理预测,与现有材料有效模量预测理论的结果进行对比验证。通过参数拟合得到了聚乳酸/埃洛石纳米管复合材料的界面参数,并对相关参数进行了分析。结果表明,该模型可以准确地预测随机短纤维增强复合材料的有效模量。当界面为弱界面时,复合材料随着纤维的加入,基体性能逐渐削减,且纤维加入越多削减越大。纤维的摩擦效应和端部粘结效应对于纤维增强复合材料性能的发挥具有重要作用。

关键词：剪滞模型内聚力模型不完美界面摩擦效应

非完美界面复合材料有效传热性和弹性性能理论研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

非完美界面复合材料有效传热性和弹性性能理论研究

作者：徐阳西南交通大学

学位级别：硕士

本论文旨在研究含不完美界面的两相复合材料的有效力学性能：有效热传导和弹性性能,和描述不完美界面对有效力学性能的影响。本文首先对复合材料过渡层的物理场不连续的现象进行研究,给出物理量在粘合过渡层的跳跃关系,并对其进行数学表... 详细信息

本论文旨在研究含不完美界面的两相复合材料的有效力学性能：有效热传导和弹性性能,和描述不完美界面对有效力学性能的影响。本文首先对复合材料过渡层的物理场不连续的现象进行研究,给出物理量在粘合过渡层的跳跃关系,并对其进行数学表示,随后用没有厚度的具有相同不连续性质的不完美界面来取代存在的过渡层。然后在不同的物理背景下：热学和线弹性,分别得到相应的通用不完美界面的理论模型。最后以界面跳跃条件和边界条件来约束引入的合适的物理场函数,通过细观力学模型求得有效模量。论文的第一个研究目标是得到含椭球夹杂和通用不完美界面的复合材料的有效热传导率。组成此复合材料的夹杂和基体相的材料为各向同性导热材料。关于热传导的通用不完美界面描述为在此界面处温度场和法向热流不连续,温度场的跳跃与法向热流的界面处平均值成正比,而界面处的法向热流跳跃与温度场的界面处平均值的平面拉普拉斯算子成正比。当通用不完美界面模型只包括温度场跳跃,且温度场的跳跃与法向热流的界面处平均值成正比时,通用不完美界面模型变成Kapitza热阻界面模型;反之,只存在界面处的法向热流跳跃,并与温度场的界面处平均值的平面拉普拉斯算子成正比的这种情况下的界面模型被称为高导热界面模型(HC)。由于目标复合材料中包含的夹杂为椭球形状,论文采用了Lame函数来描述复合材料中的温度场,通过傅立叶定律求得热流密度。随后根据施加的边界条件和不完美界面处温度场和法向热流密度的跳跃关系确定温度场。最后采用Dilute模型和Mori-Tanaka模型求得夹杂稀疏分布和非稀疏分布下的复合材料有效热导率。求得的通用不完美界面复合材料的有效热导率经过简化与前人得到的Kapitza热阻界面模型和高导热界面模型情况下有效热导率进行比较,并研究夹杂的尺寸和形状对有效热导率的影响。第二个研究目的是通过广义自洽模型(GSCM)得到圆柱型纤维增强复合材料的5个横观各向同性的有效线弹性模量的解析解。此纤维增强复合材料的组成相：纤维夹杂和基体,都是各向同性线弹性材料。目标复合材料中存在于基体和纤维的界面被认为是不完美的。可以用通用各向同性弹性模型来对这个不完美界面进行数学描述,这个各向同性不完美界面模型包含了两个被广泛应用的特殊界面：弹簧界面模型(Spring-layer interface model)和薄膜界面模型(Membrane-type interface model)。通过对目标复合材料的边界上施加5种基础的均匀荷载,分别求出在这5种情况下的位移,应变和应力场函数,然后利用GSCM来求得有效弹性模量的解析解。由于弹簧界面模型和薄膜界面模型是通用各向同性弹性模型的两种特殊情况,所以所得到的结果在一定程度上扩展了以往含有弹簧界面或薄膜界面纤维复合材料的结果。数值算例来说明有效弹性模量随纤维横截面半径变化而变化的趋势。最后,本篇论文对所做工作进行了总结。

关键词：不完美界面椭球夹杂纤维复合材料温度场跳跃法向热流跳跃位移场跳跃法向应力不连续

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

复合多孔材料非完美界面数值模拟方法

复合多孔材料非完美界面数值模拟方法

作者：任思聪西南交通大学

学位级别：硕士

混凝土是由不同尺寸和形状的骨料嵌入在水泥基体中而形成的一种多孔复合材料。由于水合作用,在夹杂骨料和水泥浆之间会形成一个起到连接作用的过度层。这一特殊结构被称为界面过渡区（Interfacial Transition Zone）。研究表明,此过渡... 详细信息

混凝土是由不同尺寸和形状的骨料嵌入在水泥基体中而形成的一种多孔复合材料。由于水合作用,在夹杂骨料和水泥浆之间会形成一个起到连接作用的过度层。这一特殊结构被称为界面过渡区（Interfacial Transition Zone）。研究表明,此过渡区厚度从10微米到100微米不等,常具有较高的孔隙度。这是因为在混凝土混合搅拌的过程中局部过量的水分聚集在夹杂骨料的表面而形成了液膜。这一微观结构的力学和物理性能与夹杂和水泥基体相比具有显著不同,其性质对材料的整体性能会产生重要影响。在本论文的第一部分,我们考虑以线弹性多孔介质理论为基础,建立三相线弹性多孔介质模型,即由弹性多孔基体、弹性多孔夹杂以及嵌入两者之间的均匀的、具有很薄厚度的弹性多孔过渡区共同构成的复合材料模型。运用数学方法以及饱和多孔介质的控制方程,可以将此过渡区几何替代为无厚度的不完美界面模型。文中对广义线弹性多孔不完美界面的场跳跃进行了详细推导。最后,对刚性界面／柔性界面和高渗透率／低渗透率构成的极限情况进行了讨论。在论文的第二部分中,采用表面应力模型（Coherent model）进行一步研究。这一模型对应于刚性界面和高渗透率的情况,具体来说是指位移和孔隙压力在通过界面时保持连续,而法向应力和法向流体通量产生跳跃项。这项工作的第二个目的是提出一种有效的数值方法来处理不排水情况下表面力模型所描述的界面不连续问题。为此,首先根据相应的边界条件,建立了包含界面的线弹性多孔介质固体相和流体输运的弱形式。然后利用扩展有限元法（XFEM）结合水平集方法（LSM）,在Matlab中实现了数值程序。并利用球形夹杂解析解对程序的精度和收敛速度进行了分析。结果表明提出的数值程序可以有效的捕捉界面的不连续跳跃,并计算位移场和压力场。此示例程序可以被用于求解表面力模型所描述的弹性多孔复合材料的均匀化问题,获得有效参数。此外,此数值方法可以方便地扩展到更适用于混凝土过渡层模拟的广义界面模型。

关键词：多孔介质弹性理论复合材料不完美界面扩展有限元均匀化

地震波在地下椭圆夹塞体周围的散射与动态应力集中研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

地震波在地下椭圆夹塞体周围的散射与动态应力集中研究

作者：罗豪中南大学

学位级别：硕士

地下结构中通常含有被其他介质所填充的硐室,如回采充填体、引水隧洞等,这类不连续结构被称为夹塞体。地下资源开采与工程建设过程中爆破与地震产生的动力扰动以弹性波的形式向周围传播,在夹塞体处会发生应力波的散射与应力的重分布,致... 详细信息

地下结构中通常含有被其他介质所填充的硐室,如回采充填体、引水隧洞等,这类不连续结构被称为夹塞体。地下资源开采与工程建设过程中爆破与地震产生的动力扰动以弹性波的形式向周围传播,在夹塞体处会发生应力波的散射与应力的重分布,致使夹塞体周围的部分区域出现动态应力集中与能量聚集,导致结构破坏的发生。本文基于波函数展开法与傅里叶变换获得了瞬态SH波作用下具有完美边界和不完美边界椭圆形夹塞的动态响应理论解析解。从理论和数值模拟两个角度对其进行了对比验证,并且分析了入射波数、径向坐标、介质与夹塞材料特性差异、不完美边界等因素对动态应力集中分布的影响。主要研究内容和结论如下:(1)在椭圆坐标系下对波动方程进行变量分离,引入马修函数作为基函数,求解了稳态SH波入射下椭圆夹塞周围径向与环向动态应力集中分布。数值结果表明环向动态应力集中总是出现在椭圆夹塞的短轴两端,而径向动态应力集中总是出现在椭圆夹塞的长轴两端。夹塞与介质的材料特性差异影响了动态应力集中因子(DSCF)随入射波数和径向坐标的变化规律。当夹塞相较介质硬时,椭圆夹塞长轴两端的径向应力集中比短轴两端的环向应力集中更为显著,长轴两端更有可能发生夹塞结构破坏。而当夹塞相较介质软时,这一现象正好与之相反。此外,径向DSCF在椭圆长轴两端周围的分布形状与椭圆夹塞体的形状相似。(2)引入雷克子波作为地震扰动,基于傅里叶变换得到了瞬态SH波作用下椭圆夹塞的瞬态响应。数值结果表明瞬态DSCF与稳态DSCF的值和空间分布存在差异,前者一般是后者的2-3倍,并且动态应力集中总是发生在椭圆夹塞长轴和短轴两端。该现象表明瞬态入射产生的动态应力集中现象更为显著,结构破坏从长轴和短轴两端发生的可能性更大。并且有效入射面积的减少会导致散射现象的减弱,在高波数入射下只有椭圆夹塞形状接近圆形时,DSCF的空间分布才会出现多个应力峰值区。(3)采用弹簧模型表征不完美界面,求解了具有不完美界面椭圆夹塞的动态响应,使用LS-DYNA软件对雷克子波入射具有不完美边界的椭圆夹塞的散射过程进行数值模拟,对比验证了理论结果的有效性。分析了入射波数、径向坐标、介质与夹塞材料特性差异、刚度参数对DSCF的影响。结果表明入射波数和径向坐标会导致DSCF值和空间分布的改变,而刚度参数只会导致DSCF值的变化。刚度参数β在0-5μ/J范围内时,DSCF对刚度参数β的变化表现出较高的敏感性,当刚度参数β处于5μ/J-100μ/J范围内时,DSCF对刚度参数β变化的敏感性减弱。当刚度参数β>100μ/J时,不完美界面接近于完美界面。图43幅,表3个,参考文献128篇

关键词：动态响应椭圆夹塞瞬态SH波动态应力集中因子不完美界面波函数展开法马修函数

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

十次对称二维准晶复合材料的三维分析

十次对称二维准晶复合材料的三维分析

作者：李新佩内蒙古师范大学

学位级别：硕士

准晶是由以色列科学家***首次发现的一种即不同于晶体也不同于非晶体的固体结构。这一发现引起了晶体学、化学、物理学、材料科学以及数学界强烈的反响。因此,准晶力学性能得到了研究者的广泛关注,尤其是含裂纹、位错、夹杂和孔洞等缺... 详细信息

准晶是由以色列科学家***首次发现的一种即不同于晶体也不同于非晶体的固体结构。这一发现引起了晶体学、化学、物理学、材料科学以及数学界强烈的反响。因此,准晶力学性能得到了研究者的广泛关注,尤其是含裂纹、位错、夹杂和孔洞等缺陷的准晶断裂力学的研究。本文结合准晶材料的各向异性性质、结构特性以及声子场-相位子场的耦合性,分析了二维准晶复合材料的有效弹性性能。基于格林函数法,对含椭球夹杂的二维十次准晶材料的弹性问题进行了分析。获得了夹杂内部声子和相位子场应变的表达式,进一步给出了准晶复合材料基体中嵌有椭圆柱状夹杂下的有效弹性常数解析表达式,同时,讨论了夹杂的形状和体积分数对准晶复合材料有效弹性性能的影响。利用Mori-Tanaka理论、等效夹杂法和分布密度函数,给出了一种预测含有空间取向夹杂物二维十次压电准晶复合材料有效电弹性常数的方法。特别地,得到了四种特殊夹杂取向情况下压电准晶复合材料有效电弹性常数的解析表达式。讨论了夹杂的体积分数,形状以及取向对压电准晶复合材料有效电弹性常性能的影响。鉴于Mori-Tanaka理论,研究了不完美界面对二维十次准晶复合材料有效弹性性能的影响。通过用三相模型中界面相的中间一层零厚度的曲面代替界面相,将准晶复合材料的通用型不完美界面退化为两相模型中的弹簧型不完美界面。基于界面上物理量的跳跃关系,进一步推导出具有弹簧型不完美界面的二维十次准晶复合材料有效弹性常数的解析式,详细分析了夹杂的形状与体积分数对准晶复合材料有效弹性性能的影响。

关键词：二维十次准晶夹杂空间取向夹杂不完美界面格林函数 Mori-Tanaka理论有效弹性常数

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

三维立方准晶层合板振动问题的研究

三维立方准晶层合板振动问题的研究