功能材料的力、电、磁耦合行为的实验研究

自行研制成功力—电、力—磁耦合加载设备,实现进行多场耦合实验;研究开发出力—电耦合场和力—磁耦合场下的力学量与电磁学量的量测技术,实现测量过程自动化;从而具备了同时对铁电材料施加应力场和电场的技术,对铁磁材料同时施加应力场和磁场的技术。解决了高电压的绝缘、防电弧放电、防电击穿、电荷测量与数据采集等难题,设计一系列有效的实验装置和实验环境。实验研究了耦合场作用下压铁电材料的本构关系,提出旨在消除内偏场的冲击极化方式;采用三点弯实验,测试了铁电材料的断裂韧度,发现极化方向对断裂韧度的显著影响。将云纹干涉技术应用于力电耦合场作用下裂尖变形场的测量。首次对预制有贯穿裂纹的铁电材料试件进行电疲劳实验,获得了电致疲劳裂纹扩展曲线,发现一些新的电疲劳损伤现象,例如不同载荷作用下裂纹的扩展模式、疲劳裂纹闭合效应、电致裂纹扩展的磨损与击穿等。实验制备并研究03联和13联铁电复合材料的介电性能、压电性能。制备PZTMgO纳米复相铁电陶瓷,在保证其压电性能的前提下,改善铁电材料的韧度。有关铁磁材料的实验研究,量测不同力磁耦合载荷作用下纯镍、6号镍、锰锌铁氧体、TerfenolD等几种铁磁材料的磁滞回线、磁致应变曲线,获得磁导率、磁致伸缩系数、压磁系数、磁弹性系数等。

有限元计算细观力学对复合材料力学行为的数值分析

有限元计算细观力学的发展是近十年来细观计算力学发展的主要特征和推动力．本文综述了有限元计算细观力学近十年来应用于复合材料力学行为分析研究方面的进展．介绍了基本的数值模型和计算方法，重点评述了强度和损伤等协同效应问题上的最新研究成果．

功能铁磁材料的变形与断裂的研究进展

综述了近几十年,特别是近十几年来铁磁材料的力磁耦合变形与断裂行为的研究概况,传统铁磁弹性问题的研究已经有较长时间的积累,文献中已有大量的研究结果发表,近些年来,随着智能材料及结构应用与研究的兴起,功能铁磁材料如稀土超磁致伸缩材料、铁磁相变材料以及铁磁复合材料等的力学行为越来越受到重视,人们在功能铁磁材料的变形与断裂以及铁磁复合材料的有效性质等方面开展了大量的研究工作,本文在简单介绍了经典铁磁弹性和传统铁磁结构的力磁性能的研究背景基础上,结合作者近年来在铁磁材料变形与断裂方面所开展的工作,着重评述了功能软铁磁材料在变形与断裂的实验研究,如实验设备和技术,以及铁磁复合材料细观力学、软铁磁材料、铁磁功能材料的变形与断裂理论等方面的研究进展,并指出了需要进一步研究的方向。

力电耦合载荷作用下铁电陶瓷破坏行为的云纹干涉方法研究

本文介绍了如何用云纹干涉法实时地观察铁电陶瓷在力载荷和电载荷共同作用下裂尖的破坏行为.测量了三点弯试验中由电场和应力集中导致的裂尖的变形场.对变形的云纹图分析表明:当极化方向与裂纹扩展方向一致,且都与电场方向垂直,裂尖附近的正应变随电场的增加而增加,应变集中现象比较突出,电场促进和加速了裂纹的扩展.

铁电复合材料的力电耦合行为

对铁电复合材料力电耦合行为的研究进行综述．介绍了铁电复合材料的一些基本特点和线性压电有效性能的研究进展．阐述铁电复合材料中由于铁电相的铁电畴变与铁弹畴变以及基体相的弹性、粘弹性和介电弛豫性质所引起的铁电复合材料的非线性力电耦合行为．介绍了基于细观力学方法对铁电复合材料的本构关系进行研究的一些结果．

材料学科的迅速发展对固体力学提出的挑战——中国科协青年科学家第96次论坛会议简介

1概况 2005年5月21日23日,'青年科学家论坛'第96次活动在湖南湘潭盘龙山庄举行,包括3名院士、20名'长江学者'特聘教授或者国家杰出青年基金获得者等共39名青年科学家和政府官员共同探讨'材料学科的迅速发展对固体力学提出的挑战'.本次论坛由中国科协主办、中国力学学会和湘潭大学共同承办,执行主席由清华大学方岱宁教授、同济大学仲政教授和湘潭大学周益春教授共同担任.

纤维增强高分子聚合物基复合材料有效性能的三维数值分析

将细观力学和计算力学方法相结合用以确定复合材料中的局部和平均应力－应变场。对旋转体和非旋转体纤维增强复合材料的有效模量进行了三维有限元数值计算。分析了纤维的排列分布和纤维的几何形状对有效模量的影响。数值结果表明，轴向杨氏模量对细观结构不敏感。

先进复合材料的宏微观力学与强韧化设计:挑战与发展

介绍了在先进复合材料的宏微观力学与强韧化设计领域内的国际发展趋势和国内发展状况、研究的科学意义、主要研究内容和面临的挑战、先进复合材料强韧化机制和原理、复合材料的宏微观力学理论与强韧化设计基本方法、存在的难点问题和发展方向。

现代科技发展对实验力学带来的挑战和机遇——中国科协青年科学家第75次论坛会议简介

由清华大学、东南大学、天津大学、国防科技大学共同发起和中国科协主办的第75次青年科学家论坛(现代科技发展对实验力学带来的挑战和机遇)于2003年8月4日至5日在北京中国科学会堂召开.

第5届国际固体断裂与强度大会介绍

第5届国际固体断裂与强度大会于2003年10月19—23日在日本仙台市东北大学学术交流中心举行，当地电视台还做了专门的采访报道．

电磁功能材料的多场耦合实验研究进展

将对电磁功能材料多物理场耦合性能检测技术和设备做一综述介绍,介绍如何在多物理场耦合条件下测试电磁滞回线、蝶形曲线、电磁致伸缩、应力应变曲线和磁电效应等物理力学性能,并介绍电磁功能材料在多物理耦合场作用下的新的实验现象,包括铁电材料在多轴电场和双轴力载荷作用下的电滞回线、裂纹尖端的畴变规律、磁致伪弹性、磁致伸缩的"回落"等现象.这对于理解电磁功能材料和结构在耦合场下的变形与断裂机制有重要的意义.

激光脉冲作用引起的梁形微谐振器的振动

在激光脉冲作用下,有两个因素需要考虑:一个是热传导的非傅立叶效应,另一个是温度场与应变场的耦合导致能量耗散,使物体的机械能转化为热能,并且这是不可逆的.本文综合考虑上面两个因素,研究了激光脉冲作用下微米尺度梁谐振器的热弹性耦合问题.采用Fourier变换与Laplace变换相结合的方法求解梁的横向振动,并分析不同环境温度与能量吸收深度的影响.

超轻多孔金属材料的多功能特性及应用

超轻多孔金属是近年来随着多样化需求的材料制备以及机械加工技术的迅速发展而出现的一类新颖多功能材料,是材料的选择及其性能研究的新课题,本文介绍有关多孔金属材料与结构基础研究的国内外研究现状和发展趋势,涉及材料制备、性能表征等方面,着重于探讨多孔金属的多功能复合特性及其在国民经济和高技术中的应用。

新型碳纤维点阵复合材料技术研究

为了制备新型轻质高强材料,研究了满足拉伸主导型设计和临界细长比限制的点阵材料构形特征。针对碳纤维复合材料特点,开发了三维穿插编织工艺,在此基础上设计制备了碳纤维点阵复合夹层梁结构。对比蜂窝和碳泡沫材料分析点阵夹层结构的基本力学性能。研究表明点阵夹层结构具备整体成型、不发生层间脱胶破坏、比刚度和比强度高等优点,是一种很有前景的新型航空航天材料。

轻质多孔材料研究进展

高超声速武器是军事装备的发展方向,在未来战争中起着重要作用。轻质材料是高超声速飞行器设计与制造的关键技术之一,它是实现高超声速飞行器高超声速、高机动性、远程打击等性能的基础和保障。高超声速飞行器轻质材料主要有蜂窝材料、泡沫金属材料、点阵材料。这些材料具有超轻、高比强、高比刚度、高强韧、高能量吸收等优良机械性能,以及减震、散热、吸声、电磁屏蔽等特殊性质,它兼具功能和结构双重作用,是一种性能优异的多功能材料。本文从材料制备、结构设计、力学与物理性能表征等方面综述了高超声速飞行器轻质材料的研究与应用现状,比较了三种轻质材料的机械和物理性能,重点评述了新型点阵材料的制备工艺、结构构型、力学及其他性能,指出了其发展趋势。

热固性树脂基复合材料固化变形研究进展

热固性树脂基复合材料结构在热压罐成型过程中,由于模具的约束作用,会导致工件内部残余应力的产生,进而引起工件回弹变形和翘曲变形。对影响残余应力和变形产生的各种因素进行了综述及分析,这些因素包括热膨胀、固化收缩、铺层方式、固化温度、模具热膨胀、气孔含量、热梯度分布、纤维含量梯度分布、降温速率、固化时间、纤维含量、模具表面处理、模具角半径和模具热传导性能。

二硼化锆基超高温陶瓷的制备及性能(英文)

用碳化硅(SiC)颗粒增韧二硼化锆(ZrB2)陶瓷,在氩气流中热压烧结温度为1950℃、保温1h,20MPa压力下成功制备出了致密的ZrB2/SiCp复合材料。ZrB2/SiCp复合材料的致密度随着SiC颗粒添加量的增加而增加。当SiC颗粒的体积分数(下同)为15%时,相对致密度达到100%。ZrB2/SiCp复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着SiC添加量的增加成上升趋势,当SiC颗粒的添加量在15%时同时达得最大值,分别为646MPa和8.52MPa·m1/2。SiCp的添加还提高了ZrB2/SiCp复合材料的耐氧化烧蚀性能。

内聚力界面单元与复合材料的界面损伤分析

推导了一种基于内聚力模型无厚的界面单元，用来模拟复合材料纤维与基体之间的界面层．研究了纤维周期分布的复合材料受横向荷载时。

轻质多层热防护结构的一体化优化设计研究

大面积防热结构在航天航空领域应用广泛,其创新结构设计是关键技术之一.航天飞行器的工作条件要求热防护材料与结构同时具备轻质、隔热、抗冲击的特点,因此热防护材料与结构正在朝着一体化的方向发展.基于这种发展趋势,提出了一种轻质多层热防护结构设计方案.以一体化多层防热结构在航天器再入过程中的传热为研究对象,引入大面积防热结构的一维传热假设,依照航天器再入大气层的温度条件,建立了防热结构一维非稳态传热的物理模型和封闭的控制方程,使用差分方法求解方程,进行一维非稳态的传热分析,并采用商业有限元软件ABAQUS的传热分析进行验证.得到了航天器再入大气过程中多层防热结构的各层温度分布,提出了在满足一定的热约束要求的条件下,以轻质多层热防护结构的总重量为目标函数的优化设计方法,得到了多层结构的最优几何参数,并将优化后的结构进行了有限元承载分析.