微电子机械系统的力学特性与尺度效应

针对微电子机械系统 (MEMS)材料的力学特性、工艺过程对力学特性的影响以及微执行器、微机器人的尺度效应等力学问题进行了研究。从力学角度提出了硅和常用的薄膜材料作为MEMS结构材料时应遵循的设计和加工原则 ,并系统地分析、归纳了静电、电磁、压电、形状记忆合金等各种微执行器的尺度效应特征。通过对机器蚂蚁、微型飞机、微型机器鱼等微机器人在微尺度下的动力学特性分析 ,得到微机器人在尺寸越小时越容易被驱动的结论 。

工程爆破中径向水不耦合系数效应数值仿真

在实际工程爆破中,水不耦合炮孔是较常见的,其中水不耦合装药系数是影响爆破效果的关键因素之一。该系数取不同的值,将产生不同的应力波传播机理以及介质的损伤破坏程度。以往的研究主要集中于理论解析法和模型试验法。基于大型非线性动力分析软件LS-DYNA,采用著名的混凝土损伤Johnson-Holmquist-Concrete模型,针对无限混凝土介质水不耦合装药爆破中不同径向耦合系数Kd,展开了对比数值计算,综合分析了损伤破坏区分布和孔壁压力、加速度以及速度等与径向不耦合系数间的关系,得出的结论具有一定的参考价值。

应用光力学效应的非制冷红外成像系统

应用光力学效应的非制冷红外焦平面阵列(FocalPlaneArray-FPA),配有可见光读出部分的红外成像系统,可以在8至14μm光谱区得到热物体成像。其核心部件是双材料悬臂梁结构的焦平面阵列。不同于利用其他效应的非制冷红外成像系统,此种成像系统可以方便的在室温下正常工作,而且省去了相当复杂的信号转换电路,降低了制备复杂程度和成本。采用MEMS表面硅工艺制备FPA,深入研究了双材料悬臂梁结构成像系统的基本原理、光学读出系统、工艺制备难点,并得到了高温物体红外源的成像响应结果。

HT-7U超导托卡马克纵场磁体系统的力学分析

HT-7U超导托克马克装置的纵场线圈是整个装置的核心部件,结构复杂.对整个线圈直接进行实验是极其困难的,有必要在设计阶段对其在液氦工作温区的力学性能进行有限元分析计算.对纵场线圈进行了一些简化,主要对纵场磁体系统在面内电动力作用下的应力分布进行了有限元分析计算,这些计算结果为线圈的设计和改进提供了一定的参考依据.

冻土动态力学性能的实验研究

利用分离式霍布金森压杆(SHPB)对4种低温下的冻土进行了4种高应变率的动态压缩实验.实验结果表明:冻土不仅具有温度效应,还具有应变率效应,两种效应反映出冻土材料的时温等效性.另外这种时温等效性在分析冻士材料的破坏过程时还体现在它的冻脆性和动脆性.冻土材料动态应力应变曲线的汇聚现象和振荡现象均起源于这种冻脆性和动脆性.

硬质聚氨酯泡沫塑料本构关系的研究

介绍用大尺寸分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆对四种密度的硬质聚氨酯泡沫塑料进行高应变率实验，完整地给出了这种材料在１０３／ｓ高应变率下的包括弹性区、屈服区和致密区变形全过程的动态应力应变曲线，并提出了包括应力、应变、应变率和密度等参量的本构关系．

TATB钝感炸药本构关系的实验研究

利用分离式霍普金森压杆（ＳＨＰＢ） 完成了对ＴＡＴＢ钝感炸药在２ ～５０ｍ／ｓ 弹速范围内的冲击压缩实验。根据实验结果和回收样品分析确认ＴＡＴＢ属于含预损伤的非线性粘弹性体，并对１０２ ～１０３ｓ－ １

带尾翼爆炸成型弹丸的新技术

应用在药型罩表面贴附惰性隔板的方法可以研制出尾翼稳定的爆炸成型弹丸(EFP)。回收试验表明,尾翼的数量与隔板的数量相对应,隔板越厚,隔板处药型罩压垮变形与无隔板处变形差异就越大,形成的尾翼较为明显,可以根据尾翼形状和数量要求来设计隔板。

磁流变弹性体力学性能的测试与分析

基于单自由度基础激励 ,建立了磁流变弹性体磁致粘弹性的实验测试系统 ,研究其剪切模量及损耗因子与外加磁场间的关系 .并对颗粒磁饱和前后分别考虑局部场及颗粒尺寸的影响 ,修正了磁偶极子模型 ,进而分析了链中颗粒间的间距与磁场引起的磁流变弹性体附加剪切模量之间的关系 ,为磁流变弹性体的优化设计提供理论指导 .

磁流变液的流变性能及其工程应用

磁流变液是一种新兴的智能材料 ,由于其良好的可控性能和力学性能 ,因而可以广泛应用于航空航天、机械工程、汽车工程、精密加工工程、控制工程等领域。介绍磁流变液的研究进展和有关磁流变液及其性能的研究、磁流变液应用器件的发展情况 。

基于均匀化方法的多孔材料细观力学特性数值研究

本文把均匀化理论与有限元法相结合 ,应用于多孔材料的弹性本构数值模拟 ,利用位移渐进展开建立了均匀化有限元列式。通过对正方形孔洞蜂窝材料有效模量的计算比较 ,表明本文方法可得到较准确的有效模量 ;同时还考察了胞壁固体相的力学性能参数vs 对宏观力学性能的影响 ,得到了与一些理论公式相同的结论。最后 ,本文对胞壁中含有弹性增强相的多孔材料的力学性能进行了数值研究 。

光滑粒子法与有限元的耦合算法及其在冲击动力学中的应用

扼要讨论了光滑粒子法的离散思想,充分利用光滑粒子法和有限元方法各自的优点,提出了一种初始时刻用有限元建模,计算过程中大变形单元自动转换为光滑粒子的耦合算法。高速碰撞的系列算例说明,耦合算法不但适宜于计算大变形冲击动力学问题,而且由于集两种方法的优点于一身,可以更高效地模拟一些高速碰撞问题,提高计算效率。

微米级浓悬浮体系中粒子的沉降稳定性及其表征方法

以具有机电耦合效应的磁性粒子浓悬浮溶液体系为例 ,讨论微米级粒子在悬浮体系中的沉降稳定性及其表征方法 .实验结果表明 ,在微米级磁性粒子浓悬浮体系中加入一定量纳米粒子 ,不但能增强其磁流变效应 ,而且使微米粒子的沉降稳定性显著增加 .

混凝土靶抗贯穿的一种新工程分析方法

在土盘模型的基础上,通过计入冲击波衰减的影响及改进浮动锁应变的计算,发展了一种对贯穿问题的新的工程分析方法。

SHPB装置应用于测量高温动态力学性能的研究

ＳＨＰＢ（分离式Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆）装置由于具有结构简单、操作方便等优点，为人们普遍采用；但作测量材料的动态高温力学性能方面还存在诸多不便之处。本文研究了附有恒温加热炉的ＳＨＰＢ装置，利用一维应力波传播理论和传热学原理，修正了温度梯度场对波形测量的影响，从而使ＳＨＰＢ装置用于高温动态力学测量更为准确可靠；并实际测量了３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢从室温到高温（６００℃）的动态（１．５～４．０×１０３ｓ－１）应力应变曲线。

基于磁流变液相变技术的柔性夹具

分析了现有柔性夹具的特点,并设计了一种利用磁流变液相变特性的柔性夹具.通过实验和理论分析,得到了关于MRF挤压-增强效应的一些结论.

SXR-CT技术应用研究烧结陶瓷三维微结构拓扑形貌

借助同步辐射硬X射线高强度 ,强穿透 ,高分辨和天然准直性的特性 ,应用卷积反投影重建算法实现CT三维重建技术 ,简称SXR CT(SynchrotronX RayComputedTomography) ,研究了氧化物陶瓷烧结体残余孔隙的三维拓扑微结构。同时量化计算了样品的孔隙率和密度 。

炮孔装药量与炮孔间距关系的研究

为了有效解决炮孔间距与炮孔用药量之间的合理性问题,运用爆炸力学理论和岩石力学理论,初步分析爆炸应力在岩体中产生破裂区的机制,并计算了炮孔中不耦合装药起爆后岩体中粉碎区和裂隙区的范围,建立了爆炸应力与裂缝区大小之间的关系,从理论上解决了炮孔装药量与炮孔间距之间的相互合理性问题。现场试验表明,对于一个掘进循环,炸药成本共减少约了17.8%;循环进尺增加了0.2 m;周边炮孔眼痕率超过92%;巷道成形质量好,不平整度下降到100 mm以内;取得了大块率小、巷道成型好、施工快的理想效果,既保证了工程质量,又降低了成本。

家兔颈总动脉血管低温力学性能的实验研究

实验研究了家兔颈总动脉血管低温下的轴向和周向的力学性能.这些力学性能包括应力应变曲线和断裂强度,它们将有助于血管低温保存过程的热应力分析.结果表明,血管在低温下的力学性能与室温情况非常不同,冷冻血管的弹性模量要比未冷冻的高很多.当温度接近液氮温度时,甚至可能高几千倍.低温下,血管的轴向模量要高于周向的,但他们的断裂强度相差不大.最后,从血管组分的力学性能考虑,讨论了血管整体力学性能的变化规律.

高温冲击拉伸试验技术

在自行研制的高速旋转盘式间接杆杆型冲击拉伸试验装置上,采用扁平哑铃状的试件,用耐高温无机胶使试件两端分别与输入杆和输出杆的叉口粘接;采用自行研制的高温炉对粘接后的试件进行快速接触加温,初步形成了800℃以下的高温冲击拉伸试验技术.对SUS304不锈钢板(厚度为1.1mm)实施常温至537℃的冲击拉伸试验和准静态拉伸试验.初步探索表明SUS304不锈钢是温度相关和应变率相关的材料,且在准静态和高应变率加载下均出现了高温脆化现象(室温至537℃).