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基于纳米压痕实验的超声表面滚压镁合金本构参数反演分析

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中国有色金属学报 2023年第5期33卷 1469-1479页

作者：赵玉婷周霞大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

本研究对AZ31B镁合金进行超声表面滚压处理,获得在厚度方向具有细晶层的镁合金板并表征其截面的微观结构;通过纳米压痕实验获得了镁合金截面不同位置的力学性能。将ABAQUS有限元软件与Isight软件相结合,反演得出镁合金测量层简化J-C本... 详细信息

本研究对AZ31B镁合金进行超声表面滚压处理,获得在厚度方向具有细晶层的镁合金板并表征其截面的微观结构;通过纳米压痕实验获得了镁合金截面不同位置的力学性能。将ABAQUS有限元软件与Isight软件相结合,反演得出镁合金测量层简化J-C本构方程参数;对细晶层的力-位移曲线进行有限元计算,探讨了残余应力对镁合金力学性能的影响。结果表明:通过超声表面滚压处理后,试样截面方向形成厚度约为80.68μm的细晶层;截面方向上距镁合金表面越近,镁合金的弹性模量、硬度、残余压应力越大,滚压头的平均位移越小;有限元计算得出镁合金细晶层的残余应力对镁合金塑性性能的提高起到重要作用。通过分析超声表面滚压后AZ31B镁合金的力学性能,对其应用提供了一定的参考和依据。

关键词：超声表面滚压纳米压痕实验有限元计算反演参数

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双壁碳纳米管电浸润现象的分子动力学模拟

物理学报 2008年第11期57卷 7069-7077页

作者：王磊张忠强张洪武大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室大连116024

在单壁碳纳米管电浸润现象原子模拟的基础上,对双壁碳纳米管的电浸润现象进行了计算机模拟.运用经典分子动力学方法结合一个宏观的电毛细管模型模拟了双壁碳纳米管在水银中的电浸润过程,对不同内管尺寸情况下的浸润现象作了研究和比较.... 详细信息

在单壁碳纳米管电浸润现象原子模拟的基础上,对双壁碳纳米管的电浸润现象进行了计算机模拟.运用经典分子动力学方法结合一个宏观的电毛细管模型模拟了双壁碳纳米管在水银中的电浸润过程,对不同内管尺寸情况下的浸润现象作了研究和比较.计算结果表明双壁碳管和单壁碳管的电浸润过程存在很大的不同,双壁碳管的内管在电浸润过程中起到重要的作用:当改变双壁碳管中内管的尺寸时,浸润现象会产生很大的改变.

关键词：双壁碳纳米管电浸润分子动力学

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感性材料与结构分析的基本模型

计算力学学报 2010年第2期27卷 182-188页

作者：张洪武吕军大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

感性材料是一类基于植物仿生思想,利用化学能产生机械能的高能量密度智能材料。与植物感性运动类似,感性材料能够运用细胞半透膜,有选择、可控地将物质传输到体内产生定向变形。感性材料由基体材料中夹杂液体腔组成,液体腔周围有一层包... 详细信息

感性材料是一类基于植物仿生思想,利用化学能产生机械能的高能量密度智能材料。与植物感性运动类似,感性材料能够运用细胞半透膜,有选择、可控地将物质传输到体内产生定向变形。感性材料由基体材料中夹杂液体腔组成,液体腔周围有一层包含离子传输通道(离子泵、离子通道、离子协运机制等)的人工合成细胞膜。本文对感性材料的基本建模过程进行描述,建立了多感性驱动单元与结构相互作用的分析模型,并给出了计算结果。在感性单胞层次,通过对细胞膜离子传输过程以及结构力学模型进行耦合计算,再现感性运动中离子传输和基体结构的力学响应情况;通过改变各初始输入参数,研究不同参数对感性材料变形和响应过程的影响。

关键词：感性材料离子传输耦合模型多驱动单元

周期性点阵桁架材料力学性能分析的一种新的多尺度计算方法

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固体力学学报 2011年第2期32卷 109-118页

作者：张洪武吴敬凯付振东大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

论文提出一种周期性点阵桁架材料力学性能分析的新的多尺度方法.方法的主要思想是通过数值构造能反映周期性桁架材料单胞内部非均质性的多尺度基函数,从而在大尺度上求得单胞的等效刚度阵,大大减小了模型计算量.通过引入基函数的耦合附... 详细信息

论文提出一种周期性点阵桁架材料力学性能分析的新的多尺度方法.方法的主要思想是通过数值构造能反映周期性桁架材料单胞内部非均质性的多尺度基函数,从而在大尺度上求得单胞的等效刚度阵,大大减小了模型计算量.通过引入基函数的耦合附加项,以考虑多维矢量场问题不同方向间的耦合作用.数值研究表明,采用线性边界条件构造基函数有时会产生较强的边界效应,而超样本技术的振荡边界和周期性边界条件能很大程度地减少单胞边界强制变形产生的误差.特别是对于非均质特征尺度跟宏观单元尺度相近的单胞,论文提出的周期性边界条件具有很好的效果.所提出的方法的优点是,在所构造的多尺度有限元法的基础上,能较容易地进行降尺度计算,较准确地得到单胞内部小尺度上的应力应变信息,为材料强度分析的多尺度计算打下基础.

关键词：多尺度计算方法桁架材料降尺度计算基函数

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感性材料与结构分析的两尺度模型

计算力学学报 2010年第2期27卷 189-195,201页

作者：张洪武吕军大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

感性材料是一类仿生植物材料,是将化学能转化为机械能的高能量密度智能材料。由于感性胞元尺度小、数量多,造成含有感性材料的智能结构实验分析和数值模拟困难。本文针对感性材料驱动结构中感性胞元周期性分布的特点,建立感性材料与结... 详细信息

感性材料是一类仿生植物材料,是将化学能转化为机械能的高能量密度智能材料。由于感性胞元尺度小、数量多,造成含有感性材料的智能结构实验分析和数值模拟困难。本文针对感性材料驱动结构中感性胞元周期性分布的特点,建立感性材料与结构分析的两尺度模型,求解带有液体腔膨胀特征的感性胞元等效力学参数。在此基础上,结合文献[1]给出的感性材料离子传输模型,建立了基体两尺度力学分析模型与离子传输化学分析模型的耦合两尺度计算方法;进行了算例分析,数值结果验证了本文所建立的两尺度模型及其与离子传输模型耦合计算方法的正确和有效性。

关键词：感性材料两尺度模型耦合分析

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基于多重多级子结构声子能带与传输特性分析

力学学报 2014年第5期46卷 786-793页

作者：尹进张盛陈飙松张洪武大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

基于多重多级子结构方法提出一种快速的声子晶体能带与传输特性的计算策略.主要思想是将声子晶体划分成多层级子结构有限元模型,在能带计算中采用静凝聚和子结构周游树技术将子结构的内部刚度阵凝聚到Bloch边界上.由于内部刚度阵并不随... 详细信息

基于多重多级子结构方法提出一种快速的声子晶体能带与传输特性的计算策略.主要思想是将声子晶体划分成多层级子结构有限元模型,在能带计算中采用静凝聚和子结构周游树技术将子结构的内部刚度阵凝聚到Bloch边界上.由于内部刚度阵并不随着简约波矢变化,所以这种计算策略可以大大降低求解规模并提高计算效率,并不对整体有限元模型引入近似.在传输特性计算中同样采用该策略,由于声子晶体单胞具有周期性,所以各个单胞的系数矩阵是相同的,从而减少计算量,并且可以灵活地选择是否回代求解单胞内部自由度.数值算例以三维局域共振型声子晶体和二维Bragg散射型声子晶体为例,计算结果验证了这种求解策略的正确性和高效性,并适用于复杂声子晶体分析.

关键词：多重多级子结构声子晶体带隙传输特性局域共振

基于广义模态截断扩增方法的结构频响拓扑变量灵敏度分析

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工程力学 2018年第11期35卷 1-7,16页

作者：周大为陈飙松李云鹏张盛大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

基于结构拓扑优化设计中的变密度法,采用伴随法推导结构在简谐激励下的频响振幅对单元设计变量的解析灵敏度列式。针对灵敏度数值求解中传统模态位移法引发的低精度问题,通过引入计算成本较低的广义模态截断扩增方法提升灵敏度的计算精... 详细信息

基于结构拓扑优化设计中的变密度法,采用伴随法推导结构在简谐激励下的频响振幅对单元设计变量的解析灵敏度列式。针对灵敏度数值求解中传统模态位移法引发的低精度问题,通过引入计算成本较低的广义模态截断扩增方法提升灵敏度的计算精度。数值算例将该文方法与全局有限差分法和其他灵敏度计算方法进行了比较。结果证明了该文方法在不同的激励频率及有限元网格密度下高效求解高精度灵敏度的有效性。

关键词：结构拓扑优化解析灵敏度列式频响振幅伴随法模态位移法广义模态截断扩增法

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珍珠层复合堆叠材料中弹性波传播特性研究

振动与冲击 2014年第24期33卷 88-94,128页

作者：黄佳尹进张盛陈飙松张洪武大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

通过建立珍珠层复合堆叠材料的拉伸剪切链模型和二维有限元模型,利用多重多级子结构方法研究声子晶体材料带隙特性。结果表明,珍珠层材料是一种具有较低及较宽一阶带隙且多个高频平直带的Bragg型声子晶体,这意味着此材料会导致非常宽的... 详细信息

通过建立珍珠层复合堆叠材料的拉伸剪切链模型和二维有限元模型,利用多重多级子结构方法研究声子晶体材料带隙特性。结果表明,珍珠层材料是一种具有较低及较宽一阶带隙且多个高频平直带的Bragg型声子晶体,这意味着此材料会导致非常宽的频率衰减区出现,并且其结构与带隙产生机理均不同于局域共振型声子晶体,所以不会出现类Fano干涉现象,更利于实现低频减振的目的。传输特性计算验证了多重多级子结构带隙计算结果的正确性和有效性。进一步研究表明带隙特性主要取决于硬材料("Brick")的密度以及软材料("Mortar")的弹性模量,珍珠层材料的一阶带隙受到这两个材料参数的耦合作用,适当匹配两种材料参数值可以获得更大的相对带隙,也可以进行带隙调控,为设计新型减振隔振材料提供指导。

关键词：珍珠层声子晶体多重多级子结构低频减振带隙

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车轨系统随机响应周期性拟稳态分析

力学学报 2012年第6期44卷 1046-1056页

作者：张有为项盼赵岩林家浩大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室运载工程与力学学部工程力学系大连116024

提出用于三维车轨耦合系统随机动力响应高效求解的周期性拟稳态分析方法.车辆采用三维刚体动力学模型,轨道结构利用三维轨道广义单元建模.假定轨枕间距均匀,则列车在轨道上行驶过程中,车轨耦合系统动力学方程具有典型周期时变特征.应用... 详细信息

提出用于三维车轨耦合系统随机动力响应高效求解的周期性拟稳态分析方法.车辆采用三维刚体动力学模型,轨道结构利用三维轨道广义单元建模.假定轨枕间距均匀,则列车在轨道上行驶过程中,车轨耦合系统动力学方程具有典型周期时变特征.应用虚拟激励方法将轨道随机不平顺转化为虚拟简谐不平顺,在状态空间下运用周期系数微分方程的性质和Schur分解技巧将上述问题的求解转化为周期性拟稳态响应分析,只需通过求解系数矩阵为上三角的线性方程组即可代替以往时变系统虚拟响应求解过程中的逐步积分过程,计算效率获得较大提高.采用该方法进行了三维车轨耦合系统的随机动力响应分析,并进行了不平顺随机载荷在车体、转向架、轮对和轨道等部件中传递机理分析,获得了一些有价值结论.

关键词：车轨耦合系统随机振动虚拟激励法周期性拟稳态