一种基于高阶梯度理论的微构件力学尺度效应模型

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1、一种基于高阶梯度理论的微构件力学尺度效应模型原波丘永亮何显运徐勇军广东工贸职业技术学院机械工程系摘要：实验发现微构件的力学性能存在尺度效应，传统力学模型无法解释这一现象。该论文基于高阶应变梯度理论构建了一种针对微构件在三点弯曲实验中的弹性性能的尺度效应模型，该模型包含一个与材料自身相关的一个参数，可以解释微构件在实验过程中弹性力学性能的尺度效应。通过对比该理论模型与已有模型之间的关系，分析了模型的适用性。关键词：微构件;尺度效应;高阶梯度理论;基金：广东省高等职业院校珠江学者岗位计划资助项目(2016)ASizeEffectModelforMicro-componentB

2、asedonHighOrderStrainGradientTheoryYUANBoQIUYong-liangHEXian-yunXUYong-junDepartmentofMechanicalEngineering，GuangdongPolytechnicofIndustry&Commerce;Abstract：Sizeeffecthasbeenobservedfromthemechanicaltestingofmicro-components,classicalmechanicalmodelcannotbeusedtoexplainthisphenomenon.Inth

3、is一种基于高阶梯度理论的微构件力学尺度效应模型原波丘永亮何显运徐勇军广东工贸职业技术学院机械工程系摘要：实验发现微构件的力学性能存在尺度效应，传统力学模型无法解释这一现象。该论文基于高阶应变梯度理论构建了一种针对微构件在三点弯曲实验中的弹性性能的尺度效应模型，该模型包含一个与材料自身相关的一个参数，可以解释微构件在实验过程中弹性力学性能的尺度效应。通过对比该理论模型与已有模型之间的关系，分析了模型的适用性。关键词：微构件;尺度效应;高阶梯度理论;基金：广东省高等职业院校珠江学者岗位计划资助项目(2016)ASizeEffectModelforMicro-componen

4、tBasedonHighOrderStrainGradientTheoryYUANBoQIUYong-liangHEXian-yunXUYong-junDepartmentofMechanicalEngineering，GuangdongPolytechnicofIndustry&Commerce;Abstract：Sizeeffecthasbeenobservedfromthemechanicaltestingofmicro-components,classicalmechanicalmodelcannotbeusedtoexplainthisphenomenon.In

5、thispaper,amodelbasedonhighorderstraingradient(HSGE)theoryisconstructedtopredictthebendingsizedependenceoftheelasticpropertyofmicrofibersunderthree-pointtests.Themodelcontainsalengthscalematerialparameterandcanbeappliedtoexplainthesizedependencyinbendingtestformicro-components.Theapplicab

6、ilityofthemodelwasanalyzedbycomparingwithpublishedmodel.Keyword：micro-component;sizeeffect;highorderstraingradient;1引言许多针对微构件的力学实验证实，其力学性能会随着其特征尺寸的减小而发生显著变化III。由于经典力学中不存在材料尺度参量，因此无法解释微构件力学性能的尺度效应，在经典力学的基础上进一步发展包含材料尺度参量的高阶应变梯度理论，有望为微构件的力学研究提供新思路。有研宄指出，微构件的尺度效应可能是由材料内部的非局部效应导致。该方面的开创性工作可以追溯

7、到由Toupin和Mindlin等人建立的非局部应变梯度理论模型1^1，Fleck和Hutchinson等人对该模型做了进一步完善，简化了模型尺度参数［3］。Yang等人进一步简化了Fleck和Hutchinson的理论模型，并建立了各向同性介质材料的应变梯度线弹性力学模型Ul。Lam等人乂提出了针对环氧树脂悬臂梁弯曲变形的高阶应变弹性理论模型m。本论文利用最小势能原理，基于Tcmpin和Mindlin的高阶应变梯度理论(Highorderstraingradient,HSGE)构建了一种新的非局部理论模型，该模型包含一个与材