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37 篇 北京航空航天大学
34 篇 西北工业大学
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27 篇 西南交通大学
27 篇 哈尔滨工业大学
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24 篇 天津大学
24 篇 同济大学
24 篇 浙江大学
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20 篇 河海大学
18 篇 武汉理工大学
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15 篇 东南大学
15 篇 中山大学

作者

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8 篇 陈国平
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纳尺度下的弹性半空间轴对称无摩擦压痕问题

纳尺度下的弹性半空间轴对称无摩擦压痕问题

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第十届南方计算力学学术会议

作者：糜长稳东南大学工程力学系南京 210096

压痕尤其是纳米压痕技术已经成为探测纳米及以上尺度材料力学行为的一种重要和有效手段，在材料的弹塑性力学性能标定、尺度依赖效应、断裂和疲劳力学行为、生物材料和复合材料等研究领域正得到越来越广泛的应用。本文拟在连续介质力学... 详细信息

压痕尤其是纳米压痕技术已经成为探测纳米及以上尺度材料力学行为的一种重要和有效手段，在材料的弹塑性力学性能标定、尺度依赖效应、断裂和疲劳力学行为、生物材料和复合材料等研究领域正得到越来越广泛的应用。本文拟在连续介质力学理论范畴内，将经典弹性力学理论与Gurtin-Murdoch 表面力学模型相耦合，对轴对称无摩擦绝热纳米压痕问题进行解析建模，经典弹性力学的解采用由Hankel 积分变换表示的Boussinesq 位移势函数法构建，对于半空间平面边界采用单独的线弹性本构和力平衡关系来描述其力学行为，并以位移和应力边界条件的形式融合到经典的三维线弹性力学解中，该问题的数学解答随后简化为定义在半空间平面边界上两个互补区间上的双积分方程，也就是定义在接触面上的位移方程和定义在接触范围外的应力方程，进一步通过恰当的积分代换可将双积分方程转化为Fredholm 积分方程。通过对Fredholm积分方程的求解，对不同大小和形状的轴对称压头在给定荷载作用下的压入深度、接触应力、等效硬度和半空间应力场进行了计算，从而定量分析了半空间平面边界的表面残余应力与表面弹性力学模型在轴对称无摩擦绝热纳米压痕问题中的影响，结果表明表面力学模型的影响效应表现出明显的尺度依赖性，且在接触面附近表现最为明显。本文发展的数学模型进一步完善了文献中关于纳米压痕问题的半解析解答，从而推动了共格性界面力学模型在压痕问题中的应用。

关键词： Boussinesq-Harding-Sneddon压痕双积分方程表面力学效应弹性半空间

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高速冲击下材料内部微孔洞的研究

高速冲击下材料内部微孔洞的研究

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第十届南方计算力学学术会议

作者：薛丹刘齐文刘立胜赖欣苏琳湖北省武汉市洪山区武汉理工大学理学院工程结构与力学系 430070 湖北省武汉市洪山区武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 430070

普遍认为层裂是孔洞成核、长大，最终贯通而形成的。微孔洞的成核是层裂发展的第一步，故对此研究是必要的。之前研究层裂的学者大部分用孔隙率的值来判断层裂是否发生，但是在实际冲击作用下孔洞的形状大小是会发生变化的，以孔隙率为...

普遍认为层裂是孔洞成核、长大，最终贯通而形成的。微孔洞的成核是层裂发展的第一步，故对此研究是必要的。之前研究层裂的学者大部分用孔隙率的值来判断层裂是否发生，但是在实际冲击作用下孔洞的形状大小是会发生变化的，以孔隙率为标志判断层裂的发生是不合理的。在实验的过程中无法观察孔洞的变化，因此本文用数值方法研究了高速冲击作用下材料内部微孔洞演化的过程。首先，建立含有微孔洞的宏观整体模型，既然含有微孔洞，层裂肯定会从此处开始发展。分析研究在高速冲击作用下此模型中应力的传播及分布现象，得到距孔洞较近处的应力分布，同时也可以发现孔洞所在横截面的应力分布成波浪状分布，与之前学者研究的实验现象相符合。之后，为了详细观察材料内部微孔洞在高速冲击作用下的变化，建立了含有微孔洞的局部模型，将孔洞附近的应力加载在这个局部模型上进行计算。最终可以观察到微孔洞在高速冲击作用下形状的变化情况以及其周围的应力情况。通过对此的分析研究，可以了解高速冲击作用下，由于微孔洞作用导致局部应力发生变化，材料承受的应力强度更低。并提出在今后的研究中，为了简化模型可以将孔洞及其附近的材料统一看作承受应力较低的材料。

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微扩散管内幂律流体在不同外电场驱动下非稳态流动数值仿真

微扩散管内幂律流体在不同外电场驱动下非稳态流动数值仿真

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第十届南方计算力学学术会议

作者：段娟彭泽宇中山大学工学院应用力学与工程学系广东广州 510006

电场驱动下的非牛顿流体在微米级扩散管道内非稳态电渗流动特性是MEMS 管设计人员关注的焦点，大部分实际液体可近似为用幂律模型描述的纯粘性流体，所以本文针对幂律流体在有限长微扩散管道内在两种不同形式的外加电场驱动下的非稳态... 详细信息

电场驱动下的非牛顿流体在微米级扩散管道内非稳态电渗流动特性是MEMS 管设计人员关注的焦点，大部分实际液体可近似为用幂律模型描述的纯粘性流体，所以本文针对幂律流体在有限长微扩散管道内在两种不同形式的外加电场驱动下的非稳态电渗流动情况进行数值仿真。基于Ostwald-De Wael 幂律模型和连续介质假说，采用高精度紧致有限差分离散二维完全Poisson-Boltzmann 电势方程和Cauchy 动量方程，对恒定电场及满足Maxwell 方程的电场进行数值仿真，讨论了微扩散管中幂律流体在两种不同外加电场驱动下的瞬时流场分布的差异。结果表明，初始时刻固定扩散角和无量纲壁面电势，无量纲电动宽度的变化对幂律流体电渗流速度分布影响较大;在微扩散管上游等截面处，由恒定电场驱动及Maxwell 电场驱动电渗流速度分布差别极小，在扩散管中下游则出现了明显的差别;由恒定电场驱动下的电渗流动在扩散管不同截面下的速度峰值相近，但Maxwell 电场诱导的电渗流速度峰值则随管道半径变化出现较大差别。对于外加电场驱动的电渗流动，不同形式的外电场可使流场产生较大差别，而不同性质的流体也会形成不同的流场分布。

关键词：微扩散管道电渗流幂律流体数值模拟

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外加磁场下REBCO超导圆柱块材中平行裂纹强度研究

外加磁场下REBCO超导圆柱块材中平行裂纹强度研究

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第十届南方计算力学学术会议

作者：张朝霞苟晓凡江苏大学土木与力学学院镇江212013 河海大学力学与材料学院南京211000

熔融制备工艺生成的单晶REBCO(RE-rare earth 稀土元素)超导块材可以俘获比较高的磁场，但是断裂阻碍了块材进一步磁化.微结构分析研究发现，块材中存在的大量微裂纹是导致断裂的最主要原因，而ab 面(圆柱截面平面)上分布的大量平行裂... 详细信息

熔融制备工艺生成的单晶REBCO(RE-rare earth 稀土元素)超导块材可以俘获比较高的磁场，但是断裂阻碍了块材进一步磁化.微结构分析研究发现，块材中存在的大量微裂纹是导致断裂的最主要原因，而ab 面(圆柱截面平面)上分布的大量平行裂纹，是断裂的主要因素.采用Bean 模型模拟圆柱型块材的磁化过程，其电磁应力场具有几何对称性，且在块材几何中心处取得最大值.计算发现在零场冷却情况下，当块体内完全穿透磁场Bp 达到10-15Tesla 时，在几何中心处的应力值可达到50-110MPa.随着穿透磁场的增强，几何中心处的应力增长显著.由此可见，电磁力对微观裂纹扩张有重要影响.本文针对REBCO圆柱形块材ab 面上中心处附件的平行裂纹，在外加横向磁场(垂直于圆柱界面)作用下，裂纹尖端应力强度因子以及在电磁应力场中随裂纹分布位置的变化规律.由于裂纹尺寸在微米量级，相对于块体宏观尺寸较小，本文裂纹问题忽略自由边界对几何中心裂纹的影响，可看作是无限域上平面裂纹问题.假定微观裂纹没有改变磁场分布规律，按Bean 模型计算块材中的电磁应力场;由于裂纹本身尺寸及裂纹之间的距离较小，忽略裂纹上点到几何中心处的距离对应力大小的影响.在此基础上，计算结果显示：裂纹尖端应力强度因子随穿透磁场与外加磁场的比值呈线性关系;电磁应力场中，平行裂纹之间的几何分布关系显著影响着裂纹尖端应力强度的变化.

关键词： REBCO圆柱形块材 Bean模型洛伦兹力平行裂纹应力强度因子

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纳米颗粒复合材料本构关系和细观结构损伤分析

纳米颗粒复合材料本构关系和细观结构损伤分析

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第十届南方计算力学学术会议

作者：卞立春金杰潘静燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室秦皇岛 066004

纳米颗粒复合材料由分散颗粒和基体构成，这类材料的杨氏模量、屈服强度、疲劳强度抗磨损能力等都有了较大的提高，是很有应用前景的工程材料，被广泛应用于很多科学与工程领域当中，其中包括电子封装、功能梯度材料以及纤维增强结构构... 详细信息

纳米颗粒复合材料由分散颗粒和基体构成，这类材料的杨氏模量、屈服强度、疲劳强度抗磨损能力等都有了较大的提高，是很有应用前景的工程材料，被广泛应用于很多科学与工程领域当中，其中包括电子封装、功能梯度材料以及纤维增强结构构件。复合材料形变初期会引起颗粒与基体之间界面的脱粘损伤，这些损伤会严重影响材料的总体性能。复合材料的细观结构损伤机理决定了它的总体力学性能，为了确立材料的细观结构与力学性能之间的联系，需要建立合理的细观力学模型来分析其有效性能和损伤过程。在材料模型中，预测材料的热机械反应规律是一个极重要的问题。目前，关于复合材料在热机械荷载作用下发生逐步脱粘时，材料的细观本构关系的研究不多。本文根据细观力学相关理论，在考虑温度变化因素的前提下，推导复合材料中增强颗粒在外部荷载作用下发生脱粘过程中的力学本构关系。分析温度变化、颗粒形状以及颗粒体积分数对复合材料有效弹性模量的影响。数值计算结果表明，复合材料中颗粒发生脱粘情况时，它的热膨胀系数受增强颗粒体积分数、颗粒的纵横比以及温度变化的影响。标准化的热膨胀系数与颗粒体积分数及纵横比形成鲜明的反比关系。而标准化热膨胀系数随着温度升高而减小。对于整体复合材料中颗粒发生脱粘损坏的情况，材料的热膨胀系数上下限由完整颗粒以及完全脱粘颗粒状态下给出。

关键词：复合材料热膨胀系数有效模量脱粘损伤本构关系

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股骨纵向受压时的应力分布特征分析

股骨纵向受压时的应力分布特征分析

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第十届南方计算力学学术会议

作者：陈妍妤应祖光朱振康闵重函浙江大学航空航天学院力学系杭州310027 浙江中医大学附属嘉兴市中医医院嘉兴314001

股骨是支撑人体的重要组成部分，其纵向受压是主要的外力作用形式。过大的荷载、意外的冲击、疲劳等可能造成股骨的断裂损伤，股骨颈开裂与折断是一种典型、高发的损伤形式，此时需要用人工假体代替损坏的部分股骨。为使假体与股骨结合...

股骨是支撑人体的重要组成部分，其纵向受压是主要的外力作用形式。过大的荷载、意外的冲击、疲劳等可能造成股骨的断裂损伤，股骨颈开裂与折断是一种典型、高发的损伤形式，此时需要用人工假体代替损坏的部分股骨。为使假体与股骨结合性能接近于原股骨，必需研究掌握股骨的应力分布特征。股骨特别是两端因几何构造的复杂性，相应的应力情况也比较复杂。因受活体股骨及其实验技术的限制，有限元数值计算分析成为一种普遍采用的方法。但股骨上端部构造复杂、尺寸相对较小，往往缺乏可靠的计算结果，且股骨颈附近的有效测试数据相对较少。因此，需要进行全股骨纵向受压的应力分布特征特别是股骨颈附近应力特征的进一步研究。此外，假体植入后股骨的应力分布变化与假体的无菌性松动是一个切实的重要问题。本文基于股骨标本和假体植入鲜股骨纵向受压的多点应力测量结果，进行其有限元建模并计算分析。先基于股骨的CT 扫描数据，利用MIMICS 软件重建股骨的三维几何精确模型，再转入ANSYS 软件划分单元，计算得到全股骨的应力分布结果，说明其分布特征及关键点的应力，并与实验结果比较说明结果的可靠性。然后，考虑股骨颈断裂损伤后的生物型金属假体植入情况，基于假体松动前的股骨实验结果，对于假体与股骨结合体计算分析其应力分布，说明假体植入对于股骨干应力分布的影响、及假体松动与应力遮挡现象。

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土受内压冲击作用破坏过程的近场动力学模拟

土受内压冲击作用破坏过程的近场动力学模拟

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第十届南方计算力学学术会议

作者：赖欣刘立胜刘齐文曹东风苏琳王珍朱国甫湖北省武汉市洪山区武汉理工大学理学院工程结构与力学系 430070 湖北省武汉市洪山区武汉理工大学理学院工程结构与力学系 430070 湖北省武汉市洪山区武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 430070 湖北省武汉市洪山区武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室 430070

研究土在高速冲击作用下的动态力学响应与渐进式破坏过程在地质力学、地质物理学等领域的应用具有非常重要的意义。传统的计算方法在用于解决高速冲击的破坏问题时，存在各种各样的难题，如，需要计算裂纹尖端应力场，需要记录裂纹扩展... 详细信息

研究土在高速冲击作用下的动态力学响应与渐进式破坏过程在地质力学、地质物理学等领域的应用具有非常重要的意义。传统的计算方法在用于解决高速冲击的破坏问题时，存在各种各样的难题，如，需要计算裂纹尖端应力场，需要记录裂纹扩展路径，需要预知裂纹扩展方向，对于复杂开裂以及裂纹相互作用等问题显得捉襟见肘。本文采用基于态的近场动力学理论，结合经典弹塑性Drucker-Prager 本构，建立了干燥土和饱和土的非线性近场动力学理论模型，并可用于高速冲击作用下的破坏机理研究。首先，由近场动力学理论出发，构建了非局域形函数矩阵与应变梯度;接着在近场动力学理论中实现了有限变形(大变形)下的Drucker-Prager 本构更新。此外，推导了U-p 公式在近场动力学中的表达形式，并用其来描述饱和土中的孔隙流体。通过一系列的数值验证，和与实验值及理论解的对比，验证了本文提出的模型的正确性。最后，通过对土体受到内压冲击作用下的破坏进行近场动力学数值模拟，得到整个土材料的渐进式破坏过程和机理。结果显示，本文提出的理论模型可用于土的压缩以及内压冲击作用下的复杂破坏过程。

关键词：近场动力学 Drucker-Prager 饱和土破坏 U-p公式

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爆轰驱动力学数值计算程序的并行研究

爆轰驱动力学数值计算程序的并行研究

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第十届南方计算力学学术会议

作者：黄娇凤钟敏李于锋李平柏劲松中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900 中国工程物理研究计算机应用研究所四川绵阳 621900

为了较好的模拟非理想爆轰过程,采用欧拉方法,将空间划分为固定的网格,网格间通过格边相互作用,计算这些网格的质量、动量和能力的变化模拟物理过程,引入Level Set(LS)方法描述并处理混合物质的界面推进问题,在此基础上自行研制了二维...

为了较好的模拟非理想爆轰过程,采用欧拉方法,将空间划分为固定的网格,网格间通过格边相互作用,计算这些网格的质量、动量和能力的变化模拟物理过程,引入Level Set(LS)方法描述并处理混合物质的界面推进问题,在此基础上自行研制了二维爆轰驱动力学数值计算程序LSFC2D,解决了爆轰实验中出现的问题,如多介质、大变形和三维结构响应等问题。为了进行更精确地数值模拟,需要增大计算欧拉网格的规模,而大规模的计算只在一个计算结点上串行进行,则是很耗时的,或者因为内存等原因是不可行的,为此,程序需要进行并行化处理,才能符合计算需求,并充分利用现有高性能并行计算机。本文根据欧拉方法的特点,采用递归对分的区域剖分技术,即二维剖分方法,先将计算区域按照“最长”维按照权重累计进行一分为二,进而在对两个子分区重新选择“最长”维根据权重累计进行一分为二,如此下去,以达到适当的分区数,这样很好的适应了物理模型以及计算量的分布,同时采用全局重分和局部微调相结合的方式实现了动态负载平衡。在64 个计算节点的计算集群上,采用碰撞模型和爆轰模型对并行LSFC2D 程序进行了正确性和并行效率的测试,测试结果表明,串行程序和并行程序的计算结果一致,150万网格量时并行计算效率达到了50％以上。从而有效地解决了计算物理模型的计算规模和计算时间问题。

关键词：

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超导纤维孔隙分布对于超导多芯圆线载流影响的分数阶模型

超导纤维孔隙分布对于超导多芯圆线载流影响的分数阶模型

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第十届南方计算力学学术会议

作者：卓沛骏苟晓凡河海大学力学与材料学院南京210098

超导多芯圆线通常是以超导Bi2Sr2CaCu2Ox(简称Bi2212)为主以银为基体采用粉末管制法(OPIT)制备而成的多芯纤维复合圆线.目前,Bi2212 是唯一可以制备成圆形的超导多芯复合圆线材,也是唯一可以在高达25T 的磁场下仍保持较高的工程电流密... 详细信息

超导多芯圆线通常是以超导Bi2Sr2CaCu2Ox(简称Bi2212)为主以银为基体采用粉末管制法(OPIT)制备而成的多芯纤维复合圆线.目前,Bi2212 是唯一可以制备成圆形的超导多芯复合圆线材,也是唯一可以在高达25T 的磁场下仍保持较高的工程电流密度且随磁场增大没有非常明显的降低的超导线材.Bi2212 因其优异的导电性能以及力学相关性能的各向同性,使得在强电、高场领域凸显不可替代的竞争优势,被认为是最具有应用前景的高温超导材料之一.高温超导Bi2Sr2CaCu2Ox(Bi2212)多芯圆线在材料制备的过程中要经过复杂的热处理过程,微结构分析发现热处理过程会伴随大量的孔隙产生.初步实验研究发现,孔隙的存在严重影响复合圆线的载流能力.但这种微观特征结构对于电流运动的作用机理及影响规律是不清楚的.本文使用分形的方法模拟了Bi2212 多芯圆线纤维表面.使用扫描电镜下的Bi2212 超导纤维图像,计算其表面孔隙分布的分形维数,并利用二维W-M 分形函数重构了其表面多孔的形貌特征.在此基础上,利用分数阶扩散方程模拟超导纤维内电流的扩散形式,研究分析了临界电流的大小与多孔介质分形维数之间的联系.与其他统计方法相比,分形与分数阶的方法可以用较少的参数准确地量化描述Bi2212 材料几何特性与电性能,对于揭开两者之间的复杂关联具有重要意义.

关键词： Bi2212超导多芯复合圆线孔隙分布分形描述 W-M分形函数分数阶扩散方程

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修正的CDP模型及混凝土梁柱三维动力破坏模拟

修正的CDP模型及混凝土梁柱三维动力破坏模拟

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第十届南方计算力学学术会议

作者：郭力张佳超东南大学土木工程学院工程力学系南京210096

混凝土材料在动力载荷作用下的破坏行为非常复杂，经典的用于混凝土破坏模拟的本构模型主要包括塑性损伤模型和弥散裂纹模型。弥散裂纹模型中，混凝土材料滞回刚度完全恢复，而塑性损伤模型中其主要由损伤因子决定。弥散裂纹模型的弹性... 详细信息

混凝土材料在动力载荷作用下的破坏行为非常复杂，经典的用于混凝土破坏模拟的本构模型主要包括塑性损伤模型和弥散裂纹模型。弥散裂纹模型中，混凝土材料滞回刚度完全恢复，而塑性损伤模型中其主要由损伤因子决定。弥散裂纹模型的弹性模量受到垂直于受力方向平面裂缝扩展的影响，可以考虑到破坏裂缝对材料性能的影响，而不能考虑在受荷载的早期形成的微裂纹。但是，由于没有考虑损伤的影响，混凝土材料滞回曲线比较饱满，相比于损伤模型，裂纹的影响是突变的。考虑损伤以后，加载和卸载中的弹性模量取决于加载历史的损伤。混凝土在加载历史中的损伤值决定了混凝土的加卸载模量。这种用损伤来表示混凝土加卸载刚度劣化的模型符合真实混凝土的力学性能。但是，通过计算模拟发现，基于塑性损伤模型模拟的混凝土动力破坏过程中，“捏拢”现象不明显，与实验事实偏差较大。对塑性损伤(CDP)模型进行了修正，修正后的CDP 模型可以更高效地模拟混凝土中裂缝的闭合行为。模拟发现混凝土在弹性阶段，由于材料的非连续性导致ITZ 层更易产生初始损伤，对后期裂纹的扩展影响显著。模拟分析了循环载荷下实际钢筋混凝土柱的破坏过程，结果表明修正的CDP 模型可以有效地得到滞回曲线中的捏拢现象。同时模拟了循环荷载下考虑三维骨料非均质影响的混凝土代表体元的破坏过程，结果显示ITZ 层强度对代表体元的等效弹性模量以及极限荷载有较大的影响，对宏观破坏面的几何特征起到关键的作用，较小的ITZ 层强度差异将导致破坏面的显著转移。

关键词：混凝土塑性损伤模型动力破坏

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