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页岩气高效开采的力学问题与挑战 被引量:48
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作者 柳占立 庄茁 +2 位作者 孟庆国 詹世革 黄克智 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期507-516,共10页
页岩气是指赋存于富含有机质泥页岩中以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气,中国资源量丰富,地域分布广泛.页岩气开采能缓解我国常规油气产量不足、煤化石燃料引起环境污染等问题,已成为中国绿色能源开发的重要领域.尽管北美页岩气&q... 页岩气是指赋存于富含有机质泥页岩中以吸附和游离状态为主要存在方式的天然气,中国资源量丰富,地域分布广泛.页岩气开采能缓解我国常规油气产量不足、煤化石燃料引起环境污染等问题,已成为中国绿色能源开发的重要领域.尽管北美页岩气"革命"取得了成功,目前也仅有预期产量5%~15%的采收率.与北美地区相比,中国页岩气埋藏深,赋存条件差,自然丰度低,因此,高效开采面临更多的困难和挑战.近年来,围绕国家重大能源战略需求,瞄准技术发展前沿,学术界和工业界联合对页岩气高效开采的关键科学和技术问题展开研究.本文结合近三年四川、重庆地区的页岩气试验区块遇到的新问题,针对中国未来3 500 m以下深部开采的新挑战,如地质沉积、裂缝发育构造不同、上覆压力增加、水平应力场变化等新问题,介绍和总结了目前中国页岩气高效开采面临的力学科学问题,主要包括多重耦合下的安全优质钻完井力学理论和方法、水力压裂体积改造和多尺度缝网形成机制、多尺度渗流力学特性与解吸附机理等."深部页岩气高效开采"的研究面向国家重大能源需求,科学意义重大,工程背景明确,需要工程力学、石油工程、地球物理、化学工程和环境工程等多学科专家合作,开展理论研究、物理模拟、数值模拟及现场试验等综合应用基础研究,取得高效开采页岩油气理论与技术的突破.学科交叉是研究页岩气高效开采问题、突破技术瓶颈的桥梁,只有力学与石油工程、地球科学等学科实现深度交叉融合,才能更加有效地推动页岩油气等非常规油气资源的开发. 展开更多
关键词 页岩气 工程地质力学 钻井完井理论 水力压裂 多尺度渗流
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页岩油气高效开发中的基础理论与关键力学问题 被引量:30
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作者 庄茁 柳占立 王永亮 《力学季刊》 CSCD 北大核心 2015年第1期11-25,共15页
我国页岩油气开发刚刚起步,许多基础理论和关键科学(力学)问题亟需明确和解决.本文按页岩油气开发的全过程自然地将其分为四个相互关联的科学问题展开介绍和讨论,包括:页岩工程地质力学特征与预测理论,地质力学找到气;多重耦合下的页岩... 我国页岩油气开发刚刚起步,许多基础理论和关键科学(力学)问题亟需明确和解决.本文按页岩油气开发的全过程自然地将其分为四个相互关联的科学问题展开介绍和讨论,包括:页岩工程地质力学特征与预测理论,地质力学找到气;多重耦合下的页岩油气安全钻井完井理论,钻井完井够到气;页岩地层动态随机裂缝控制机理与新概念压裂理论,体积压裂释放气;页岩油气多尺度渗流特征与开采理论,解吸运移产出气.本文提出用水力压裂创造页岩传气能力,用气体二次压裂页岩基质来解决气源问题,实现水力压裂创造的页岩传气能力与页岩基质气体供应能力相匹配,避免"断气"现象发生,最终达到页岩气可持续性开采.解决这些关键科学(力学)问题可以为页岩油气高效开发奠定可靠的基础,具有重要的理论意义和应用前景. 展开更多
关键词 页岩油气 工程地质力学 钻井完井理论 水力压裂 多尺度渗流 可持续性开采
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3D打印模型在光弹性法教学中的应用研究 被引量:3
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作者 任张瑜 谢惠民 鞠杨 《力学与实践》 北大核心 2022年第1期163-170,共8页
本文将3D打印技术引入光弹性法的教学中,解决了传统技术制作光弹模型时成型周期长、试样初始残余应力较大等问题。以圆盘为例,详细介绍了3D打印光弹模型的制备过程。基于光弹系统测量得到了对径受压模型内部的等倾线、等色线相位和条纹... 本文将3D打印技术引入光弹性法的教学中,解决了传统技术制作光弹模型时成型周期长、试样初始残余应力较大等问题。以圆盘为例,详细介绍了3D打印光弹模型的制备过程。基于光弹系统测量得到了对径受压模型内部的等倾线、等色线相位和条纹值。制备了含不同形状孔隙的教学模型,丰富了课堂内容。展示了数字模型设计、物理模型制备、光弹条纹图采集、应力场提取等过程,有助于学生对光弹材料制造过程、测试原理与核心技术的理解。 展开更多
关键词 光弹性法 3D打印技术 模型制备 相位计算 应力条纹值
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某新型级间分离机构分析与动力学分离仿真
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作者 韩伟杰 白真 施惠基 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期57-60,共4页
由飞行器级间分离性能分析的需要,文中针对所设计的新型级间分离机构分离过程做仿真分析。利用ANSYS分析了点火解锁的动力学细节,获得了准确的解锁时间;进而运用数值模拟对分离的全过程进行了仿真,获得了飞行器在分离前后的运动特性。... 由飞行器级间分离性能分析的需要,文中针对所设计的新型级间分离机构分离过程做仿真分析。利用ANSYS分析了点火解锁的动力学细节,获得了准确的解锁时间;进而运用数值模拟对分离的全过程进行了仿真,获得了飞行器在分离前后的运动特性。通过将仿真结果与实验数据的对比验证了该分析方法的准确性和分离方案的可行性,为该分离机构的进一步应用与优化提供了可靠的参考依据。 展开更多
关键词 分离机构 有限元 数值解析 动力学仿真
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Buckling behavior of micro metal wire on polymer membrane under combined effect of electrical loading and mechanical loading 被引量:2
5
作者 王庆华 岸本哲 +2 位作者 谢惠民 李艳杰 吴丹 《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》 SCIE EI CAS CSCD 2014年第8期2606-2611,共6页
The buckling behavior of a typical structure consisting of a micro constantan wire and a polymer membrane under coupled electrical-mechanical loading was studied. The phenomenon that the constantan wire delaminates fr... The buckling behavior of a typical structure consisting of a micro constantan wire and a polymer membrane under coupled electrical-mechanical loading was studied. The phenomenon that the constantan wire delaminates from the polymer membrane was observed after unloading. The interfacial toughness of the constantan wire and the polymer membrane was estimated. Moreover, several new instability modes of the constantan wire could be further triggered based on the buckle-driven delamination. After electrical loading and tensile loading, the constantan wire was likely to fracture based on buckling. After electrical loading and compressive loading, the constantan wire was easily folded at the top of the buckling region. On the occasion, the constantan wire buckled towards the inside of the polymer membrane under electrical-compressive loading. The mechanisms of these instability modes were analyzed. 展开更多
关键词 DELAMINATION instability modes electrical loading mechanical loading interfacial toughness
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基于逆响应面法的有限元模型修正 被引量:7
6
作者 张伟杰 陆秋海 +1 位作者 缑百勇 王波 《噪声与振动控制》 CSCD 2013年第6期5-10,共6页
基于响应面法(RSM)的有限元模型修正是以若干设计参数(如密度、弹性模量等)为自变量,以若干特征参数(如固有频率、振型等)为因变量,通过回归分析方法来拟合特征参数关于修正参数的显式表达式。提出的逆响应面法(IRSM)则是以特征参数作... 基于响应面法(RSM)的有限元模型修正是以若干设计参数(如密度、弹性模量等)为自变量,以若干特征参数(如固有频率、振型等)为因变量,通过回归分析方法来拟合特征参数关于修正参数的显式表达式。提出的逆响应面法(IRSM)则是以特征参数作为自变量,设计参数作为因变量。利用此法的有限元模型修正可直接根据特征参数的目标值得到设计参数的修正量,而不需要经过迭代计算,有效地提高计算速度和精度。介绍逆响应面法及其应用,讨论使用响应面法和逆响应面法进行有限元模型修正的优缺点和适用范围,分析适合于逆响应面法的逆响应面函数、实验设计方案和回归精度检验的方法。利用逆响应面法对一简支梁进行有限元模型修正的结果表明,逆响应面法能高效准确地修正设计参数,对于输出变量少于输入变量的情况更能显著减少有限元计算次数,适用于复杂的工程结构。 展开更多
关键词 振动与波 模型修正 响应面法 逆响应面法 有限元
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柔性电子技术中的半导体材料性能调控概述 被引量:2
7
作者 王宙恒 陈颖 +3 位作者 郑坤炜 李海成 马寅佶 冯雪 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第16期167-181,共15页
利用柔性电子技术对半导体材料性能调控研究具有重大的科学意义及应用价值.该研究一方面突破了传统应变工程中受限于无机材料硬而脆的特性,且引入应变多为固定值的局限;另一方面也为基于无机功能材料的可延展柔性电子器件在大变形环境... 利用柔性电子技术对半导体材料性能调控研究具有重大的科学意义及应用价值.该研究一方面突破了传统应变工程中受限于无机材料硬而脆的特性,且引入应变多为固定值的局限;另一方面也为基于无机功能材料的可延展柔性电子器件在大变形环境下的性能评估提供了理论基础.因此,柔性电子技术为针对半导体材料或其他功能材料的应变调控提供了一种新方法,将有望应用在诸多需要材料性能周期性改变的新颖领域之中.本文将首先简介柔性无机电子技术,并对其中的两大关键技术:基于纳米金刚石颗粒的减薄及转印技术进行重点阐述,并探究两大关键技术对半导体电子器件性能的影响;随后介绍半导体材料近些年在应变-能带结构耦合关系方向的研究成果,并以基于屈曲砷化镓纳米薄膜条带及量子阱结构的研究为例,阐明柔性电子技术运用于半导体材料性能调控的独特优势;最后展望应变调控半导体特性的应用方向与发展前景. 展开更多
关键词 可延展柔性电子 半导体材料性能调控 应变-能带结构耦合关系 屈曲
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基于仿真和数据驱动的先进结构材料设计 被引量:15
8
作者 李想 严子铭 +1 位作者 柳占立 庄茁 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期82-105,共24页
先进结构材料近年来受到材料和结构设计领域的广泛关注,这些材料一般通过多个尺度的结构设计实现各种卓越的性能.在早期的材料设计中,有的基于设计者的丰富经验,从天然拓扑结构中抽象出合理的数学力学模型;有的基于生物系统的结构和功... 先进结构材料近年来受到材料和结构设计领域的广泛关注,这些材料一般通过多个尺度的结构设计实现各种卓越的性能.在早期的材料设计中,有的基于设计者的丰富经验,从天然拓扑结构中抽象出合理的数学力学模型;有的基于生物系统的结构和功能特点提取出仿生力学模型.然而,仅依靠经验性的巧妙设计很难得到最优的设计方案,通过反复迭代设计和试验来遍历设计空间也不切实际.为此,拓扑优化方法被成功应用于声子晶体、元胞材料等先进结构材料的优化设计中,但现有的拓扑优化方法在实现精准的反向设计方面尚存挑战.基于数据驱动的机器学习方法擅长建立数据空间多维变量复杂关系,能够揭示传统力学研究方法难以发现的更深层次的力学机理和规律,成为力学领域崭新的研究热点.本文系统地回顾先进结构材料设计方法的发展历程,对比阐述各种主流设计方法,结合本课题组的相关工作介绍数值仿真和数据驱动在先进结构材料的智能化设计方面的应用现状,并对该领域的未来研究趋势进行探讨和展望. 展开更多
关键词 结构材料 超材料 材料设计 数据驱动 机器学习
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非线性表面波的二阶微扰解及特性分析
9
作者 曾胜洋 贾璐 +2 位作者 张书增 李雄兵 王猛 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第16期203-212,共10页
为解决非线性声表面波的求解难题,本文从二阶非线性各向同性介质的超弹性本构方程出发,采用位移势函数法,建立二维表面波的非线性势函数控制方程;通过微扰法推导非线性表面波的准线性解和绝对非线性系数,讨论表面波二次谐波解的主要组... 为解决非线性声表面波的求解难题,本文从二阶非线性各向同性介质的超弹性本构方程出发,采用位移势函数法,建立二维表面波的非线性势函数控制方程;通过微扰法推导非线性表面波的准线性解和绝对非线性系数,讨论表面波二次谐波解的主要组成部分;并建立模拟非线性表面波传播的有限元模型,位移幅值的仿真结果与理论符合良好,验证了本文非线性表面波理论的准确性.根据微扰解的数值结果,探讨了非线性表面波的传播以及非线性系数的特性,结果表明:表面波二次谐波由累积项及非累积项组成,前者与表面波纵波分量自相互作用相关,但当初始条件和传播距离相同时,该部分谐波幅值比纯纵波的二次谐波幅值大;此外,纵波和表面波的非线性系数存在正比关系,该比例关系由材料的二阶弹性系数确定.本文探究的非线性表面波的传播特性及其绝对非线性系数的定义表达式,对指导非线性表面波的实际应用具有一定意义. 展开更多
关键词 非线性表面波 微扰法 非线性系数 有限元仿真
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位错动力学方法在辐照损伤力学中的应用 被引量:1
10
作者 嵇长秋 崔一南 +1 位作者 柳占立 庄茁 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期513-531,共19页
核能是人类最理想的清洁能源之一,在世界能源结构中发挥着巨大作用.核裂变或核聚变导致的辐照环境会引起材料的辐照损伤,进而显著影响材料的力学性能,造成辐照硬化、脆化、蠕变、肿胀等现象.无论是预测辐照材料的服役寿命,还是设计新型... 核能是人类最理想的清洁能源之一,在世界能源结构中发挥着巨大作用.核裂变或核聚变导致的辐照环境会引起材料的辐照损伤,进而显著影响材料的力学性能,造成辐照硬化、脆化、蠕变、肿胀等现象.无论是预测辐照材料的服役寿命,还是设计新型的抗辐照材料,都迫切需要建立强辐照环境下的塑性力学和损伤力学理论.位错动力学方法是联系纳米力学与连续介质力学的桥梁,是揭示大量微结构的累积相互作用机理,建立基于物理机制的塑性力学和损伤力学理论的强有力手段.位错动力学方法起源于上个世纪八十年代,起初主要用于研究位错间的短程和长程相互作用、计算位错运动引起的塑性变形、硬化、软化、变形局部化等.论文将展示三种耦合位错动力学和辐照损伤场的方法,并系统地综述研究者近年来使用该方法在理解辐照硬化、塑性变形局部化、晶界效应、温度效应、和发展多尺度耦合方法等方面取得的进展. 展开更多
关键词 辐照损伤 位错动力学 微观机理 塑性力学理论
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基于FIB的微观变形载体制作技术研究及应用 被引量:2
11
作者 朱建国 李艳杰 +1 位作者 王庆华 谢惠民 《实验力学》 CSCD 北大核心 2013年第2期151-157,共7页
变形载体包括光栅、散斑和标记点等,是光学变形测量时的重要载体,关系到测试的成败。基于聚焦离子束(FIB)微加工平台和技术,介绍了微观变形载体的设计、制作方法、程序等要点,并且利用FIB刻蚀微型孔、槽等实现材料表面微观残余应力的测... 变形载体包括光栅、散斑和标记点等,是光学变形测量时的重要载体,关系到测试的成败。基于聚焦离子束(FIB)微加工平台和技术,介绍了微观变形载体的设计、制作方法、程序等要点,并且利用FIB刻蚀微型孔、槽等实现材料表面微观残余应力的测量。分析和讨论了FIB制作变形载体对原有结构的影响和由此引起的残余应力测试误差。结果表明,FIB刻蚀作为一种新型的直写微纳米加工技术,结合高倍显微镜对视场的切换,可以在关键微区准确定位,并制作变形载体和实现变形测量,尤其对残余应力的测量特别有效。 展开更多
关键词 变形载体 聚焦离子束 残余应力 光测力学
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热障涂层-基体体系界面高温疲劳和断裂性能的实验研究 被引量:2
12
作者 施惠基 张洋洋 邓虹霞 《实验力学》 CSCD 北大核心 2012年第5期535-544,共10页
热障涂层(TBCs)作为发动机叶片的热防护涂层,能够显著提高叶片在高温环境下的使用寿命。本文围绕TBCs-镍基高温合金基体体系的界面性能,展开了比较系统的实验研究。通过实验方法得到了等温热处理前后陶瓷层的弹性模量、硬度及陶瓷层-粘... 热障涂层(TBCs)作为发动机叶片的热防护涂层,能够显著提高叶片在高温环境下的使用寿命。本文围绕TBCs-镍基高温合金基体体系的界面性能,展开了比较系统的实验研究。通过实验方法得到了等温热处理前后陶瓷层的弹性模量、硬度及陶瓷层-粘结层界面的微结构的变化。结果显示,随着等温热处理时间的增加,弹性模量及硬度先增加后降低;氧化层随等温热处理时间和温度的增加逐渐增厚。利用本文提出的多相位角界面断裂韧性试验方法,建立了以应力强度因子为表征参数的TBCs界面失效准则。在假定界面间为粘性接触的条件下,预测了界面承载能力随陶瓷层弹性模量和氧化层厚度的变化趋势。通过热循环实验研究了TBCs-基体体系的热疲劳性能及失效机理。随着热循环高温保温时间的增加,热疲劳寿命先升高后降低,失效模式由界面失效转化为界面失效与陶瓷层失效并存;体系的失效由陶瓷层及氧化层的应变能密度、陶瓷层、氧化层及界面的断裂韧性,以及它们和界面微结构缺陷的相互作用共同决定。 展开更多
关键词 热障涂层 镍基高温合金 界面失效机理 热疲劳性能
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可延展结构的设计及力学研究新进展 被引量:8
13
作者 常若菲 张一慧 宋吉舟 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期95-106,共12页
可延展柔性电子器件克服了传统无机电子器件脆、硬的缺点,在保持优异电学性能的同时,以其优秀的可延展性极大拓展了微电子器件的应用范围,备受国内外学术界和电子产业界瞩目.无机电子器件的可延展柔性化主要通过力学结构设计的方法实现... 可延展柔性电子器件克服了传统无机电子器件脆、硬的缺点,在保持优异电学性能的同时,以其优秀的可延展性极大拓展了微电子器件的应用范围,备受国内外学术界和电子产业界瞩目.无机电子器件的可延展柔性化主要通过力学结构设计的方法实现,论文针对近两年具有代表性的三种可延展柔性结构设计,包括分形互联岛桥结构、折纸结构和剪纸结构,简要综述了这些结构的力学研究进展,彰显了力学在可延展柔性电子器件发展中的重要作用,并展望了未来的发展方向. 展开更多
关键词 柔性电子 可延展结构 延展性 力学设计
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基于三维离散位错动力学的fcc结构单晶压缩应变率效应研究 被引量:5
14
作者 郭祥如 孙朝阳 +2 位作者 王春晖 钱凌云 刘凤仙 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1322-1332,共11页
基于位错理论建立了Ni单晶微柱压缩变形过程的三维离散位错动力学模型,该模型考虑了晶体塑性变形过程中位错所受的外载荷、位错间相互作用力、位错线张力及自由表面镜像力的影响。应用该模型研究了Ni单晶微柱压缩变形过程中流动应力和... 基于位错理论建立了Ni单晶微柱压缩变形过程的三维离散位错动力学模型,该模型考虑了晶体塑性变形过程中位错所受的外载荷、位错间相互作用力、位错线张力及自由表面镜像力的影响。应用该模型研究了Ni单晶微柱压缩变形过程中流动应力和变形机制的应变率效应,同时,结合理论分析研究了应变率对流动应力中有效应力、位错源激活应力和位错间弹性相互作用力的影响。结果表明:当应变率较低时,Ni单晶微柱压缩变形中位错源激活应力主导流动应力,位错源激活数量较少,初始位错密度对流动应力影响很小,呈现单滑移变形;随着应变率增加,晶体变形过程中的流动应力随之增加,流动应力中位错源激活应力所占比例逐渐减小,有效应力逐渐主导流动应力,同时激活多个滑移系内的位错源来协调塑性变形;应变率越高,各激活滑移系内的塑性应变贡献相差越小,单晶微柱变形逐渐由单滑移向多滑移机制转变;在高应变率条件下,晶体初始位错密度越高塑性变形过程中流动应力越小。 展开更多
关键词 离散位错动力学 塑性变形 应变率 流动应力 变形机制
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横观各向同性岩石力学-化学-损伤耦合有限元分析 被引量:10
15
作者 王永亮 庄茁 +1 位作者 柳占立 杨恒林 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2017年第9期102-109,共8页
该文基于层理性岩石的水化作用和连续损伤特性,建立力学-化学-损伤耦合的有限元(FEM)求解方法,开展含钻井孔岩石的井壁应力和围岩损伤演化分析。该文发展横观各向同性Biot本构关系,采用Weibull分布函数表征岩石的非均质性;考虑水化作用... 该文基于层理性岩石的水化作用和连续损伤特性,建立力学-化学-损伤耦合的有限元(FEM)求解方法,开展含钻井孔岩石的井壁应力和围岩损伤演化分析。该文发展横观各向同性Biot本构关系,采用Weibull分布函数表征岩石的非均质性;考虑水化作用引起的损伤,结合当前应力状态的应力损伤得到损伤张量,对弹性模量和渗透率进行损伤分析,实现层理性岩石在水化和荷载作用下的连续损伤演化,形成一套渗流-应力-化学-损伤(HMCD)耦合分析方法。该文给出数值算例,将含损伤横观各向同性模型用于研究层理性岩石的水化特性,表明岩石的非均匀性和水化作用对井壁应力解答具有重要影响,该有限元求解方法可对岩石水化、损伤进行可靠、有效的数值分析。 展开更多
关键词 有限元 层理性岩石 连续损伤 WEIBULL分布 渗流-应力-化学-损伤耦合
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热障涂层高温失效行为的正射投影-单相机三维数字图像相关实验研究 被引量:3
16
作者 吴立夫 石文雄 谢惠民 《实验力学》 CSCD 北大核心 2017年第5期609-619,共11页
热障涂层(Thermal Barrier Coating,TBC)作为一种隔热材料,可降低发动机高温部件的表面温度,提高涡轮发动机的整体性能。涂层服役过程中,TBC陶瓷层的失效将导致高温部件中的金属基底直接暴露于恶劣的高温环境中,严重影响发动机的安全性... 热障涂层(Thermal Barrier Coating,TBC)作为一种隔热材料,可降低发动机高温部件的表面温度,提高涡轮发动机的整体性能。涂层服役过程中,TBC陶瓷层的失效将导致高温部件中的金属基底直接暴露于恶劣的高温环境中,严重影响发动机的安全性。其高温服役环境下的力学性能研究是备受材料和力学工作者关注的问题。本文结合热障涂层高温检测的需求,实现了涂层-基底异质表面的高对比度高温散斑制作;发展了正射投影-单相机三维数字图像相关方法(正射投影-单相机3DDIC),构建了跨界面形函数,实现了涂层与基底的三维形貌及位移、应变的同时测量;基于涂层结构的高温拉伸实验结果,建立了依据涂层-基底应变方差差值的涂层失效判断方法,得到了热障涂层在室温(27℃)至1000℃的断裂极限应变。实验结果表明,正射投影-单相机3DDIC方法作为一种可靠测试方法,可以应用于涂层结构高温下的力学失效行为研究。 展开更多
关键词 单相机三维数字图像相关 高温测量 热障涂层
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玻璃材料的宏微观辐照效应
17
作者 魏来 凌雪 +4 位作者 吴俊豪 郑卫芳 张立国 张伟华 崔一南 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第8期1-26,共26页
玻璃材料在核工业及航天航空、深空探测等领域发挥着重要的作用.然而,强辐照效应常常会导致玻璃材料变色、脆化、光学性能退化等,极大制约了其服役的可靠性和耐久性.设计抗辐照玻璃的核心便是深入理解其辐照损伤的宏微观物理过程,然而... 玻璃材料在核工业及航天航空、深空探测等领域发挥着重要的作用.然而,强辐照效应常常会导致玻璃材料变色、脆化、光学性能退化等,极大制约了其服役的可靠性和耐久性.设计抗辐照玻璃的核心便是深入理解其辐照损伤的宏微观物理过程,然而鲜有论文对其展开深入系统的总结和论述.本文从辐照效应的位移损伤和离子损伤原子级物理图像出发,阐述了玻璃中色心缺陷的形成机制,综述了损伤演化带来的光学及力热特性的变化,继而总结了不同损伤特征的实验监测方法及宏微观损伤的多尺度计算方法和模型,旨在为抗辐照及耐辐照玻璃设计提供指导和依据. 展开更多
关键词 抗辐照玻璃 辐照效应 多尺度模拟 掺杂改性
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析出硬化微观机制及连续化模型
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作者 崔爱雅 崔一南 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2024年第5期21-34,共14页
析出硬化作为提升合金强度的主要方法,在低碳钢、镍基合金等工程合金中得到广泛应用.理解析出硬化效应并发展相应的理论模型对合金的强韧化设计至关重要.尽管研究者很早就开始关注析出硬化效应,并基于线张力理论发展了一系列经典的析出... 析出硬化作为提升合金强度的主要方法,在低碳钢、镍基合金等工程合金中得到广泛应用.理解析出硬化效应并发展相应的理论模型对合金的强韧化设计至关重要.尽管研究者很早就开始关注析出硬化效应,并基于线张力理论发展了一系列经典的析出硬化模型,但目前仍存在由于对析出硬化微观机理等认识不够深入导致硬化模型误用的情况.鲜有综述论文系统阐述这些强化机制在微观物理过程上存在着怎样的关联关系,以及如何正确选择不同的析出硬化模型.为此,本文从位错-析出相相互作用的微观物理过程出发,通过分析长程作用和短程作用,深入探讨了基于线张力的连续化硬化模型的适用范围.同时详细介绍了不同的强化概念与位错剪切机制和Orowan绕过机制的关联关系,并分析了不同情况下位错-析出相间作用的主导机制如何随共格析出相的尺寸变化而转变.本文的工作对于深入理解析出硬化机理,有效描述析出硬化效应,指导合金设计等具有重要的参考价值. 展开更多
关键词 析出硬化 微观机理 线张力理论 位错剪切机制 Orowan绕过机制
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可延展柔性无机微纳电子器件原理与研究进展 被引量:43
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作者 冯雪 陆炳卫 +4 位作者 吴坚 林媛 宋吉舟 宋国锋 黄永刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-18,共18页
为适应下一代电子产品便携性、形状可变性、人体适用性等方面的进一步需求,近年来基于无机电子材料的可延展柔性电子技术成为全球电子产业界与学术界关注的新焦点.与有机柔性电子学器件不同,可延展柔性无机电子器件指的是建立在柔性基... 为适应下一代电子产品便携性、形状可变性、人体适用性等方面的进一步需求,近年来基于无机电子材料的可延展柔性电子技术成为全球电子产业界与学术界关注的新焦点.与有机柔性电子学器件不同,可延展柔性无机电子器件指的是建立在柔性基底上的无机电子组件.这种具有柔性的集成电路利用力学设计提供大变形,在保持无机脆性电子器件高性能和高可靠性的同时,具备形状可弯曲、可伸缩等柔性性能.本文综述了近年来无机柔性电子器件的进展,包括力学设计原理、基于界面黏附的转印集成方法以及柔性大变形下的失效机理等,并展望了未来的应用和发展. 展开更多
关键词 可延展柔性电子器件 无机半导体材料 屈曲 黏附
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基于连续损伤的岩石渗流有限元分析 被引量:11
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作者 王永亮 柳占立 +1 位作者 林三春 庄茁 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期29-37,共9页
该文基于连续损伤力学,建立了含损伤的岩石渗流模型,研究岩石损伤破坏并分析其渗流特性。该文采用Weibull分布函数来模拟岩石弹性模量和强度的非均质特性,利用Biot本构关系建立含孔隙结构的弹性变形方程,结合Drucker-Prager强度准则、... 该文基于连续损伤力学,建立了含损伤的岩石渗流模型,研究岩石损伤破坏并分析其渗流特性。该文采用Weibull分布函数来模拟岩石弹性模量和强度的非均质特性,利用Biot本构关系建立含孔隙结构的弹性变形方程,结合Drucker-Prager强度准则、统计强度理论和连续损伤理论推导出岩石连续损伤演化控制方程及其定解条件,进而采用有限元法对其求解。该文给出的数值算例结果表明所提出的含损伤渗流模型适用于研究岩石的渗流特性,分析结果与实验数据吻合较好,且该求解方法可以对岩石体积压裂、岩层弱面进行可靠、有效的数值分析。 展开更多
关键词 连续损伤 WEIBULL分布 岩石 渗流 有限元
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