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刘斌的博客

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通过结构设计的断裂韧性的内在-外在转变:来自自然的教训

发表于《极限力学快报》:https://doi.org/10.1016/j.eml.2020.100685.如果可以通过结构设计随意提高断裂韧性,就可以防止不稳定裂纹扩展引起的材料和结构的灾难性失效,但如果断裂韧性是一个与扩展裂纹尖端附近能量耗散有关的材料常数,这怎么可能呢?

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为什么大多数二维晶格是六边形的?用简单力学模型预测二维晶格的稳定性

发表于《极限力学快报》:https://doi.org/10.1016/j.eml.2019.100507.半个多世纪以来,物理学家拒绝承认二维材料的存在,因为他们在理论上低估了其稳定性。然而,单原子厚度石墨烯的发现证明了这一理论的不适用性。

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选择一个合理和更好的测量各向异性的标准

发表在《物理评论快报》上:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.045502许多材料是各向异性的。然而,目前还没有被广泛接受的方法来表征弹性各向异性的程度。在这里,假设极端各向异性的极限情况应该具有正的半定刚度矩阵,我们提出了三个标准来评估各向异性的测量,并表明现有的文献测量不满足所有提出的标准。

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如何在有限塑性变形过程中实现体积守恒

塑性变形过程中的体积守恒是弹塑性理论中必须实现的重要特征。然而,本文发现弹塑性理论如果不恰当地将任意塑性应变率张量设为偏量,则该理论不是体积守恒的。讨论了在有限应变状态下如何严格实现体积守恒,特别是在弹塑性理论中不采用卸载无应力构型的情况下。

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表面形成的能量释放速率与局部的能量释放速率

在我们刚刚发表的论文中,我们确定了两种方法来提取在传播过程中流入裂纹尖端的能量(或功率),基于静止轮廓线和共动轮廓线所包围区域的功率平衡。在裂纹尖端存在应力奇点时,发现两个对应的能量释放率(ERR),即表面形成ERR和局部ERR是不同的,这是一个非常有趣的矛盾。除了严格的数学解释外,我们还推导出应力奇异性导致裂纹尖端伴随有动能。

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目的断裂参数和界面裂纹的悖论

由于裂纹尖端周围存在振荡奇异应力场,界面断裂具有一些特殊的特征。本文主要讨论其中的两个问题。这可以通过提出的悖论来反映,几何上相似的结构在相似的载荷下具有界面裂缝可能具有不同的破坏行为。二是现有的振荡奇异应力场断裂参数,如复应力强度因子,由于其相位角取决于任意长度,表现出一定的非客观性。

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广泛使用的抗拉刚度比并不是衡量各向异性程度的正确方法

在我们最近的论文中,当我们试图为一般的各向异性材料建立标准化的柔度矩阵时,发现了一些有趣的结论。摘要如下。

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基于表面形成能释放率的弹塑性裂纹扩展断裂准则及Rice悖论的解释

J基于-积分的准则在弹塑性断裂力学中得到广泛应用。但是,当裂纹扩展过程中出现塑性卸载时,这种方法并不严格适用。其中一个难点是能量密度随塑料的卸载而变化J-integral不能明确定义。

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自适应周期代表体元模拟周期后屈曲行为

固定代表体积单元的有限元法在模拟无限长梁或软基上无限大薄膜在压缩作用下的周期性后屈曲行为时遇到了一些困难,因为屈曲的波长和形式在模拟前是未知的,并且会随着压缩应变的增加而变化。

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优化设计磁电复合材料的理论极限磁电系数

本文研究了电磁复合材料的最大磁电系数及其实现方法。从能量守恒的角度,对一个由磁致伸缩相、压电相和刚性杠杆组成的假想杠杆结构进行了理论分析。这种结构是对各种组合布局优化ME效果的一种概括。

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石墨烯弯曲刚度和褶皱形态的力学解释。

在本文中,我们试图从力学的角度回答关于石墨烯的两个问题:为什么这种单原子厚的单层具有有限的弯曲刚度以确保其稳定性?它的起皱机理是什么?对于第一个问题,发现键角中的排斥残余内矩可以导致非零弯曲刚度,从而使石墨烯平坦。加上原子间的远距离吸引力,如范德华力,石墨烯更倾向于具有具有许多波的自屈曲褶皱结构。

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非平衡分子动力学模拟中基于动能的温度计算

原子速度在MD模拟中不是客观量,它取决于参照物的选择框架和样本量。在我们之前的研究中(节点/ 3181,讨论了如何克服这种非客观性,客观地计算原子应力。在本博客中,附上我们新发表的关于温度计算的论文,摘要如下。

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残余应力对悬臂梁抗弯刚度的直接影响

尽管悬臂梁已被广泛用作测量各种物理量的传感器,但诸如残余应力如何影响其弯曲刚度以及潜在的物理起源等重要问题尚未完全了解。通过理论分析和有限元模拟,首次证明了在不改变材料切线刚度的情况下,梁内残余应力会直接影响梁的弯曲刚度。这种直接影响来自两个方面:几何非线性和泊松比效应。

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最小化问题的稳定有限元法

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一种有效的聚合物弹珠模型

为了模拟具有任意纵向刚度的柔性聚合物链的动力学行为,结合传统珠杆模型大时间步长和传统珠弹簧模型计算精度高的优点,提出了一种有效的珠弹簧模型。该模型可以通过一个统一的积分方案,以合理大的时间步长来模拟多种类型的具有不同链弹性的聚合物链或网络。该论文可在http://dx.doi.org/10.1016/j.jcp.2007.11.012

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