摘要：基于细观力学的理论,将SMA增强复合材料视为三相等效系统进行分析,即基体相、奥氏体相和马氏体相;求解了SMA增强复合材料的有效热膨胀系数和有效相变应变系数的一般表达式,该表达式适用于各种形状的纤维增强复合材料。在整个相变和逆相变过程中,奥氏体相和马氏体相都表现为弹性特性,避免了传统方法的强非线性问题。该模型计算过程简单,同时还考虑了奥氏体、马氏体和基体间的相互作用,理论分析更接近实际。并分析了纤维的含量、形状和尺寸等因素对宏观模量的影响,通过比较可知,所得结果可靠,为SMA增强复合材料的设计和使用提供理论依据。

摘要：热电材料是一种环境友好型功能材料,其可以实现热能与电能的相互转化,在热电发电、热电制冷中具有许多应用.传统的热电发电机为π型结构,要求热电腿的长度相等,在某些情况该结构不利于热电发电机的优化设计.热电发电机在高温工况下会引起强烈的热应力甚至应力集中,从而缩短了其工作寿命.另外,热电发电机的工作温度于环境温度,这样必然会有一部分热量散失到环境中,从而影响热电发电机的性能.针对该现象,本文建立了考虑散热的新型共线式热电发电机模型,该模型的热电腿可以独立进行优化,基于有限元方法,对考虑侧面散热的共线式热电发电机进行了仿真模拟,分析了其在狄利克雷边界条件下的热电性能和力学性能,得到了热电发电机的温度场、电势场、应力场,探究了不同强度的对流散热系数对热电发电机热电性能和力学性能的影响.结果表明,对流散热会降低热电发电机的能量转化效率,当对流换热系数达到100 W/(m^2·°C)时,效率为0.047 9,该值比绝热状态的转化效率0.066 7低28%.对流散热使热电发电机侧面热损失增加,降低了热应力.在实际应用中,应合理优化设计隔热系统,提高能量的转化效率.

摘要：混凝土的干缩特性一直是学术与工程界关注的问题之一。该文用细观力学方法对混凝土相对于水泥浆体的干缩率进行研究。假定混凝土为由骨料和水泥浆体组成的二相材料,根据混凝土收缩量与组成混凝土的各相介质收缩量之和相等的原则,分别用基于Eshebly等效夹杂理论的Mori-Tanaka方法和基于载荷叠加思想的细观力学方法推导了混凝土干缩量。结果表明:Mori-Tanaka法、自洽方法和经验公式得到的相对干缩量基本相同,能很好地反映混凝土的干缩特性。混凝土相对干缩随骨料体积分数的增加而下降,随水泥基质泊松比的增大而增加。相对干缩随骨料与水泥基质体积模量比的增大而减小,但是当其值大于5后的影响比较小。用该文的方法估算混凝土的干缩,物理意义明确且计算简单,可以减少实验的工作量,同时也为混凝土结构的设计提供一定的参考。

摘要：功能梯度形状记忆合金(Functionally graded shape memory alloy,FG-SMA)是一种兼备功能梯度材料(Functionally gradedmaterial,FGM)和形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)特性的新型功能材料。根据复合材料力学和已有的SMA本构关系,通过充分考虑组分材料的应力应变关系,建立一个描述FG-SMA力学性能的宏观本构模型。应用该模型,对由弹性材料A和SMA组成的FG-SMA梁在纯弯曲载荷下的力学行为进行研究,详细讨论加载过程的弹性阶段和相变阶段,并给出相应的解析解。通过算例,对截面的应力分布、中性轴的位置和弯矩与曲率的关系进行详细讨论。结果表明,与普通FGM相比,FG-SMA可显著减小载荷作用下的最大应力,避免材料由于应力过大而导致的破坏。研究结果可为FG-SMA材料的设计和进一步研究提供一定的依据。

摘要：在形状记忆合金的本构模型中,有效复合模量是很重要的因素.工程计算中,一般采用经验公式,但缺乏深入的理论分析和实验数据支持.本文基于Eshelby等效夹杂原理和Mori-Tanaka方法,分析形状记忆合金的有效复合模量,推导了相应的计算公式,与文献中的经验公式比较,进行误差分析,并分析了不同的有效复合模量计算对形状记忆合金的应力-应变曲线的影响,从理论上论证经验公式的可行性,为形状记忆合金的设计和使用提供理论依据.