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采用分子动力学(MD)方法对纳米单晶氩杆进行了机械拉伸变形和断裂的模拟研究.在拉伸过程中可以观察到原子位错,间隙的形成,裂纹的出现,以及后来的断裂分离等现象,与宏观的拉伸试样相似.MD模拟的拉伸试样的真实应力应变图显示,纳米单晶氩杆随着应变的增加应力略有增加,超过某一应变值后,应力急剧增加到最大值.随后,在加载速率较大时试样突然脆性断裂,在加载速率较小时应力却有一个突然的下降变负过程.这说明加载速率对材料的强度影响很大,当加载速度分别为2.16m/s和6.49m/s时,纳米单晶氩材料相应的断裂强度为2.6GPa和6.6GPa.纳米单晶氩材料在断裂前经历了一个较大的塑性变形过程,但其断裂方式却是完全脆性的.另外,纳米单晶氩材料在自由边界条件下充分弛豫后在垂直于拉伸的方向有轻微的收缩,不同于Al,Cu,Ni等具有FCC晶格结构的纳米单晶材料由于内力的作用引起轻微膨胀.

关键词: 纳米单晶氩 , 拉伸 , 分子动力学模拟

一种可适用于瞬态辐射换热问题的蜂窝夹芯壳体有限单元

张晓东 , 薛明德

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.01.026

提出一种三层32结点温度壳单元,对蜂窝夹芯复合材料壳体的瞬态温度场进行了有限元分析.分别假定上下面板与芯层沿厚度方向的温度分布规律,事先近似满足上下表面的热边界条件及层间的温度连续条件,以消减总的自由度数.壳体内外表面可以同时考虑热流、对流及辐射换热边界条件,并通过温度的后处理使芯层温度场也满足层间的热流连续条件,从而进一步提高温度场计算的准确性.两个实例分析验证了所提出单元的可靠性与有效性.

关键词: 蜂窝夹芯复合材料 , 瞬态温度场 , 有限元法 , 辐射换热

蜂窝夹芯板的热学与力学特性分析

唐羽烨 , 薛明德

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.02.025

采用细观力学的分析方法,从蜂窝夹芯复合材料板中选取代表性的细观胞元,应用周期性条件、三维有限元方法分析了细观胞元的温度场和应力场,计算得到宏观热学与力学参数,还考虑了蜂窝芯内部的辐射换热,讨论了蜂窝芯对夹芯板宏观导热系数、刚度及热膨胀系数的影响.结果表明:沿厚度方向导热系数与传统算法比较有较大差异,刚度参数除D12外都可以由传统公式近似,而计算热膨胀系数时不能忽略芯层热膨胀的影响.

关键词: 蜂窝夹芯板 , 细观胞元 , 热学与力学参数 , 有限元法 , 内部辐射

旋转周期复合材料层合结构的有限元屈曲分析

李军 , 薛明德

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.03.029

针对空间结构中常见的复合材料层合壳体结构发展了一种多层相对自由度层合壳元.这种实体型壳元既可以用较粗的网格很好地模拟层合壳,又易与三维实体单元相连接,使变厚度、带有补强的复合材料层合壳体等复杂结构得以正确建模.同时运用旋转周期有限元技术对大规模的空间复合材料层合结构成功实施了屈曲分析.数值算例验证了本文计算策略的有效性.

关键词: 屈曲分析 , 三维有限元法 , 复合材料 , 层合壳 , 旋转周期

基于三维有限元法的层合圆柱壳应力分析

程乐锦 , 薛明德 , 胡宁

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2003.02.016

针对空间结构中常见的蜂窝夹芯壳体提出了一种32节点相对自由度三层壳元,以及一种精确计算层间应力的后处理方案.这种32节点壳元可以更好地反映结构固有的特性,易与三维实体单元相连接,使变厚度、带有补强的蜂窝夹芯复合材料壳体等复杂结构问题得以正确建模.本文作者的后处理方案克服了位移有限元层间应力不连续的缺点,保证了应力精确满足边界条件.综合运用以上方法的典型算例表明:计算精度是令人满意的.

关键词: 复合材料 , 三维有限元法 , 层合壳单元 , 应力分析

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纳米单晶氩机械拉伸性质的分子动力学模拟

一种可适用于瞬态辐射换热问题的蜂窝夹芯壳体有限单元

蜂窝夹芯板的热学与力学特性分析

旋转周期复合材料层合结构的有限元屈曲分析

基于三维有限元法的层合圆柱壳应力分析

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