摘要：为表征和评价风沙冲蚀作用下钢结构涂层界面结合强度,以西北地区风沙流特征为背景,利用接触力学和界面力学理论建立了在风沙冲蚀作用下钢结构涂层的界面应力表达式.结合断裂力学理论和有限元分析方法,确定了钢结构涂层的界面起裂位置.在起裂位置处建立了考虑压应力影响的界面应力破坏准则.研究结果表明:当冲蚀角度为30°和60°时,最大界面剪应力分别位于冲蚀点前侧200 mm和180 mm处,最大界面压应力分别位于冲蚀点前侧100 mm和50 mm处,涂层界面的起裂位置为最大界面剪应力处.风沙冲蚀作用下涂层的界面应力破坏准则与莫尔-库伦强度准则相似,斜率的大小取决于沙粒的冲蚀角度,且当冲蚀角度为30°和60°时,斜率大小分别为-0.599和-0.467.

摘要：采用分子动力学方法研究了纳米尺度下硅(Si)基锗(Ge)结构的Si/Ge界面应力分布特征,以及点缺陷层在应力释放过程中的作用机制.结果表明:在纳米尺度下, Si/Ge界面应力分布曲线与Ge尺寸密切相关,界面应力下降速度与Ge尺寸存在近似的线性递减关系;同时,在Si/Ge界面处增加一个富含空位缺陷的缓冲层,可显著改变Si/Ge界面应力分布,在此基础上对比分析了点缺陷在纯Ge结构内部引起应力变化与缺陷密度的关系,缺陷层的引入和缺陷密度的增加可加速界面应力的释放.参考对Si/Ge界面结构的研究结果,可在Si基纯Ge薄膜生长过程中引入缺陷层,并对其结构进行设计,降低界面应力水平,进而降低界面处产生位错缺陷的概率,提高Si基Ge薄膜质量,这一思想在研究报道的Si基Ge膜低温缓冲层生长方法中初步得到了证实.

摘要：采用解析和数值方法研究FRP-混凝土杂交梁的界面应力问题。提出了杂交梁的新的力学模型和假设,克服了以往的分析模型中界面应力表达式非常复杂和界面应力的解析解与数值解相差较大的缺点,本文得到的FRP板加固梁的界面剪应力表达式与数值结果符合很好,并且具有简捷的表达式。利用有限元法研究了杂交梁各物理参数对界面剪应力的影响。研究表明,界面剪应力在FRP板的端部存在应力集中或应力奇性,这是造成杂交梁界面破坏的主要原因。这项研究对进行杂交结构的工程设计具有理论指导和参考价值。

摘要：为抑制粘贴加固梁中板条端部剥离破坏,提出将板条端部一段长度逐渐减小厚度,对梁进行受弯加固。通过理论推导并在此基础上进行数值计算得到了界面应力值,同时进行有限元分析,以对理论值进行验证。有限元分析结果与理论值吻合很好。此外,为寻找较优的端部板条变厚度方案,讨论了不同端部厚度与坡段长度对界面应力的影响,包括板端削尖对减小界面应力的作用,并通过参数影响分析寻找到合适的坡度。研究表明:采用变厚度板条能有效缓解其端部界面应力集中,其中端部削尖能大幅度减小峰值剪应力,并使正应力减小至零;增加坡段长度即减缓坡度,能够减小界面应力,但超过一定范围后,效果不再明显。建议在混凝土受弯构件粘贴钢板加固设计中削尖板条端部,直线变厚度时坡度宜取1%。

摘要：背景:残肢-接受腔界面生物力学特性不仅对假肢的适配性有着直接影响,而且也是对接受腔结构进行优化设计的基础。将数字化设计技术与康复工程结合在一起,将有效地提髙假肢接受腔的制作效率和质量。目的:采用逆正向结合的建模方法,对小腿截肢患者进行定制式的接受腔模型设计,评估残肢与接受腔的界面应力,对接受腔进行迭代设计,优化后的模型采用3D打印制作,以改善传统手工制作接受腔方法。方法:选择2例内蒙古自治区荣誉军人肢残康复中心的小腿截肢志愿者,根据患者残肢的CT扫描图像,采用Mimics进行图像处理,然后经过Geomagic和UG逆向得到残肢的几何模型。通过使用计算机辅助设计软件Fusion360,根据残肢各个部位的组织结构不同的承受能力作为修型原理对接受腔进行正向建模设计。选用Mooney-Revlin超弹性模型定义软组织的材料特性,对残肢-接受腔界面应力进行有限元分析,并根据结果反馈指导对接受腔进行迭代设计,对再次修型后的接受腔模型进行评估。3D打印制作出接受腔,并进行实验测量。结果与结论:①对迭代设计后的接受腔与残肢界面的应力进行分析,得到残肢各区域的应力值均低于疼痛阈值,符合设计标准,能较好实现功能传递性和安全舒适性;②此2例患者穿戴3D打印制作的接受腔适配性、稳定性良好,步行对称性相比手工制作接受腔均有显著改善,满足残肢生物力学要求;③试验建立了完整的假肢接受腔的设计、评估及制造系统。

摘要：预应力纤维带混锚加固结构方法已被成功应用于工程实践,其纤维带端部存在由端锚系统提供的轴向拉力,可有效防止普通粘贴加固梁端部界面应力集中引起的剥离问题,大幅提升材料利用率。如何评价其应力缓解程度是预测抗剥离能力的关键问题。参考纯粘加固梁界面应力分析方法,考虑端锚系统抗剪刚度和预应力作用,推导预应力纤维带混锚加固梁的界面应力计算公式,通过预应力纤维带混锚加固木梁四点弯曲试验及有限元分析验证理论公式的准确性,并在此基础上进行关键参数分析,明确不同参数对加固梁端部界面应力的影响。参数分析结果表明:通过适当增加胶层厚度,减小胶层弹性模量、纤维带厚度和弹性模量及原梁高宽比,可以不同程度地降低端部界面应力,其中胶层厚度影响最大,当胶层厚度由0.2 mm增加到6 mm时,预拱混锚梁端部界面剪应力和正应力分别降低83%和92%,且其降低幅度大于无端锚工况。随原梁高宽比增大,加固梁端部界面应力增大,当原梁高宽比等于3时,附加端锚的预拱混锚梁与预拱粘贴梁相比,端部界面应力降低28%,因此纤维带端部附加端锚系统可有效降低界面剥离风险。预应力纤维带混锚加固窄梁基于三阶段的界面应力分析方法对其剥离防治设计具有参考价值。

摘要：目的分析骨水泥型胫骨假体平台界面应力,确定界面应力损伤区域,为临床单髁置换胫骨平台的应力失效问题提供参考。方法通过人体动力学软件模拟完整周期的步态,获得膝关节的承力条件;利用医学影像及三维重建软件建立完整的膝关节模型并进行单髁置换;通过有限元法分析单髁置换后胫骨假体平台界面应力的分布规律。结果步态下膝关节的力和角度随时间呈周期性变化,1.3 s为1个周期,膝关节合力峰值为760 N;界面最大剪切应力为11.82 MPa、最大拉应力6.849 MPa,均发生在假体-骨水泥界面的内侧前端拐角处;对于界面的最大应力,钛合金假体低于不锈钢假体。结论假体的弹性模量减小可以降低界面最大主应力,从界面应力考虑,钛合金假体优于不锈钢假体;胫骨假体平台界面损伤区域主要在内侧前、后端拐角和外侧中端处,故提高该区域假体-骨水泥结合能力能防止单髁膝关节胫骨假体平台松动。研究结果对临床中单髁术后胫骨假体平台松动预防具有实际意义。

摘要：对CFRP抗弯加固混凝土梁的界面应力进行了解析分析,根据界面胶层剪应力和加固板正应力微分方程,推导了其在纯弯曲段应力分布的解析表达式。通过实例计算,分析了加固板的厚度和弹性模量等因素对应力分布的影响,可为加固设计与施工提供一定的理论指导。

摘要：本文结合无限域上单根夹杂和单根裂纹的基本解,将裂纹与夹杂相互作用的问题归结为解一组柯西型奇异积分的积分方程组,使问题得到解决。本文还使用夹杂两侧的未知界面应力差,进一步推导了夹杂两侧的界面应力,并做了数值计算。有关这方面的计算可以作为研究与设计纤维与基体的联结强度的工程参考。

摘要：接受腔/残肢界面压力分布特征是假肢优化设计的基础,传统的有限元模型只限于静态分析,不符合实际情况。本文以小腿截肢患者为研究对象,建立了三维非线性有限元模型,给出了一个步态周期内残肢界面压力的变化规律,并对惯性载荷的影响进行了定量比较。结果表明:界面压力主要分布在髌韧带、胫骨内外侧和窝区,一个平地正常速度行走的步态周期内,站立相压力变化呈双峰蝶形,惯性载荷引起的平均压力幅值变化为8.4%;而在摆动相压力幅值变化高达20.1%,并且变化规律相反。行走过程中惯性载荷的影响不能忽略。