中国科大光力学工作进展

中国科学技术大学光力学实验室近年从事实验力学方法在红外成像、金属物理学以及生化传感等交叉领域的研究,为实验力学带来了新的研究内容,也为相关领域的研究开辟出独特的途径。本文拟对该小组近年来取得的研究进展作一个概述:1)提出微梁阵列FPA变形的高灵敏光学检测法,设计制作出相应的FPA,实现了新概念光学读出红外成像,热成像指标处于国际领先;2)提出用动态散斑研究合金材料锯齿形屈服剪切带,建立了溶质原子与位错交互作用的动态应变时效模型,再现出锯齿形加载曲线和带反复传播的轨迹;3)提出用微梁传感研究大分子/蛋白质构象折叠,检测到构象转变过程中分子间力的相互作用信息和折叠动力学过程,为研究大分子折叠机理提供了一种新途径。

地质力学模型试验技术应用研究

介绍了地质力学模型试验技术的新近研究成果,内容包括获国家科技进步一等奖的PYD-50三向加载地质力学模型试验装置、获国家科技进步三等奖的拉-压真三轴仪和YD-A型岩土工程多功能模拟试验装置等模型试验设备的主要功能、特点,并简要介绍了与上述试验设备配套使用的多项模拟试验技术研制情况,包括岩体介质材料的模拟技术、喷锚支护施工工艺过程模拟技术、岩体介质变形量测技术、模型平面变形控制技术、模型边界柔性加载与横向变形同步技术等试验技术及其在工程中的应用情况。

混凝土材料动态力学性能的实验研究

本文利用改装的直锥变截面式φ７４ｍｍ大尺寸Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆对混凝土材料试件（φ７２×３６）进行了冲击压缩实验。为了避免这种装置加载波波头部分对混凝土材料实验数据精度的影响，在实验过程中还采用了予留间隙法。实验结果表明，混凝土材料不仅具有敏感的应变率效应，还具有十分明显的损伤软化效应。

超细α-Fe粒子对磁性粒子浓悬浮体系磁流变性能的增强

报道在磁性粒子浓悬浮体系中加入球磨超细α -Fe粒子对其磁流变性能的影响 ,主要研究其动态屈服应力的变化 ,沉降稳定性的改变以及超细粒子对相变结构的可能影响。超细α -Fe粒子的加入 ,能使磁性粒子浓悬浮体系的抗剪切能力有明显变化 ,悬浮稳定性增强。对其它几种超细粒子实验结果进行了简要讨论。超细粒子对磁流变性能影响程度取决于加入物与磁性颗粒的重量比例。

花岗岩的动态压缩实验和力学性能研究

在 Hopkinson压杆上利用预留间隙法对花岗岩材料实施了高应变率动态实验 ,有效地避免加载波上升沿对这类脆性材料实验精度的影响 ,发现花岗岩材料有很明显的应变率硬化效应和损伤软化效应。

地下各种压力之间关系式的修正

目前在钻井工程中普遍采用的地下各种压力之间的关系式是不严格的。研究把岩石视为多孔介质,从多孔介质的角度出发,重新建立上覆岩层压力、孔隙流体压力、基岩应力之间的关系式,该式包含了岩石作为多孔介质的一个重要参数孔隙度F。

EPS混凝土动态力学性能研究

借助霍普金森杆(SHPB)对不同粒径、不同含量的EPS混凝土的动态性能进行了研究。EPS混凝土具有明显的率效应;EPS混凝土在低应变率下表现出明显的三个不同的阶段:弹性区、平台区和致密区,随应变率的增加,这一特性逐渐消失;对于同样体积含量、粒径小的EPS混凝土表现出来的平台区更明显,在此分析了产生这种现象的物理机制;在高体积含量的EPS混凝土中,粒子尺寸效应逐渐消失;随应变率的增加,峰值应力后留有长长的"尾巴",主要是由于EPS颗粒的粘弹性特性。

α-Fe粉体浓悬浮体系的制备及磁流变效应

报道使用价格低廉的还原铁粉制备磁性粒子浓悬浮体系 ,对体系磁流变效应进行研究 ,并研究了磁性颗粒尺寸和氧化物对悬浮体系力学性质及沉降稳定性的影响 .

材料的弹粘塑性本构关系和应力波的演化

试验表明,大多数工程材料在冲击载荷作用之下的变形一般都同时包含有可恢复的瞬态性弹性变形和不可恢复的粘滞性塑性变形,即其本构关系可以用弹粘塑性模型来描述。本文从内变量理论出发,探讨了时率相关材料的弹粘塑性本构关系的一般特性,建立了增量型的弹粘塑性本构关系的一般理论框架和普适的表达式,并且对两种最常用的本构模型--Bodnet-Partom模型和Johnson-Cook模型给出了在一维应变条件下的具体形式。通过计算和讨论一维应变粘塑性靶板中冲击波的衰减机制和应力波的演化规律,特别是考察各种粘塑性本构模型中的材料参数对冲击波的衰减和应力波的演化的影响,得出了一些可以直接应用或具有一定借鉴价值的结果,为研究应力波的其他衰减机制以及在人防工程中智能防护层设计时新材料的选取奠定了基础。

栅线Fourier变换分析法及计算机云纹技术

研究了栅线Fourier变换位相分析法 ,用以测试微小试件的小变形和大样品的大变形 .为了实时显示试件的变形 ,研究了计算机云纹技术 .文中进行了计算机模拟和实验标定 ,并对测试精度进行了分析 .

电流变液中悬浮粒子形状与其固态结构之间的关系

采用近邻相互作用近似方法 ,计算了电流变液中悬浮粒子的形状对电流变液呈固态时基本结构的影响 .结果表明 :基本结构将随着悬浮粒子形状的变化而变化 ,特别是在扁椭球情况下 。

磁性粒子浓悬浮体系沉降稳定性的光学表征

报道一种新的磁性粒子浓悬浮体系沉降稳定性的表征方法。对均匀分散的磁性粒子浓悬浮体系 ,采用定时光度测量法对其沉降稳定性进行表征 ,可以得到一定时间内粒子沉降的定量数据。此方法可用于低体积分数磁流变液沉降稳定性的表征。同时 ,对比分析表明 ,在磁性粒子浓悬浮体系中加入纳米级TiO2 粒子 。

冻土试验微机控制系统研究与应用

根据人工冻土力学性能的特点和试验规程,研究在同一台试验机上,设计出冻土单轴抗压强度试验和单轴蠕变强度试验的微机控制系统,系统设置了应力控制加载、应变控制加载和蠕变试验三个独立系统,并可以根据人为要求设定试验参数和微机控制试验;系统记录了全部试验数据,设置了查询、报表和图形等输出功能。文中介绍了冻土试验微机控制系统的关键技术,给出了冻土试验实例,对冻土力学性能的研究以及冻土试验机研制有较好的参考价值。

时效处理对泡沫铝动态力学性能和能量吸收性能的影响

采用分离式霍普金森压杆 (SHPB)技术 ,研究了时效处理对泡沫铝在高应变速率 (15 0 0s-1～ 2 6 0 0s-1)条件下力学性能的影响 ,并与准静态条件下 (1× 10 -3 s-1)的力学性能进行了对比。结果表明 :时效处理可提高泡沫铝材料的屈服强度 ,但远没有块体材料那么显著 ;时效处理对泡沫铝平台区长短几乎没有影响 ;时效处理可提高泡沫铝材料的能量吸收能力 ,这在泡沫铝用作冲击保护材料时 ,显得尤其重要。

压剪复合平板冲击加载技术进展及其应用

自20世纪70年代末发明压剪炮以来,压剪复合冲击加载实验技术和诊断技术有了长足进展,应用也日益广泛.由于压剪联合加载波直接反映了材料的动态剪切特性,对于认识材料的屈服、损伤演化、失效、相变、界面滑移等动态行为和机理,构筑更全面的本构模型能够提供必要的附加信息.本文主要讨论气炮实验中压剪复合应力波的产生方式,诊断技术,以及在压剪复合塑性波和动高压本构模型、聚合物压剪冲击行为、剪切波跟踪法(SWT)和水泥基复合材料的损伤和失效、界面动摩擦行为、冲击相变、动态损伤和断裂等方面的研究与应用进展.

光面爆破技术在城市污水管道建设中的应用

对六安市污水管网建设中爆破顶管施工工艺进行了介绍,根据现场的条件提出浅埋小截面巷道掘进光面爆破施工方案。该方案将爆破成硐与顶管施工相结合避免了拆迁工作、减小了环境污染、加快了工程进度、节省了项目投资,对类似工程有很好的借鉴、指导作用。

飞机主起落架收放摇臂的动力学分析

本文对运七飞机主起落架系统(包括作动筒、摇臂和起落架支柱),在接近收上位置到碰锁的过程建立了简化的流固耦合的有限元总体模型。利用动态增量非线性有限元程序(ADINA84年版),对主起落架系统收上碰锁过程进行了动力学流固耦合的有限元分析,在此基础上对摇臂建立了更为精细的有限元模型,对其进行了静力分析。无论总体模型还是精细模型均能够真实地反映实际情况,且模型中的有关参数的选取也是合理的,计算结果与试验结果也是吻合的,这说明本文关于飞机主起落架收放摇臂流固耦合动载荷的计算方法是有效和实用的。

应用微波技术实现纳米精度微光学对准和实时粘合(英文)

本文讨论纳米精确度光学对准技术,以用于采用热固化树脂的微光学包装。为了达到一个快速固化过程,直接将微波能量作用于需要进行光学粘合的地方。然而常规微波加热技术,依赖于树脂和元件之间的高质量比。为了改进微光学包装中微量粘合剂的热吸收率,我们先将接合面抛光,再镀上金属薄层。这样一来,微波能量将被镀层快速吸收。为防止接合面过热,采用一个红外(IR)温度传感器,以监测粘合剂的温度。根据温度的高低,一个自动化的系统则可以调整微波的功率输出,以便达到相对恒定的固化温度。在快速固化过程中,预先调准好的微光系统,如光纤耦合器,将由于加热的不均匀性而不可避免地遭受干扰。为补偿这个副效应,开发了一个实时光学对准监控和反馈系统。以包装光纤耦合器为例,该系统可实时监测当粘合剂由微波固化时器件的插入损失(IL)。我们采用的一种三维压电变换装置(PZT)可达到x-、y-和z-方向的的对准。该PZT的10nm调节精度可监测出0 .004 dB的IL敏感性。与常规的固化烤箱比较,该系统的微光学包装效率可提高150倍。由于采用实时监控和反馈系统,批量生产中产品的合格率也将大大改善。

一类非线性抛物型分布参数控制系统的研究

对一类有广泛应用的活动边界域上非线性抛物型分布参数系统进行建模· 采用将系统转化为固定域系统或转化为集中参数系统的方法 ,从理论上分析了系统的基本特征 ,得出控制变量存在两个临界值 ,大者区分边界活动与否 ,小者区分边界活动后会自动停止与否· 将平面、柱面和球面的一维系统表述成统一形式 ,通过计算机仿真研究了系统开环控制和闭环反馈控制的动态特性 ,数值结果与理论结果一致· 计算机仿真表明系统是适定的、稳定的 。

纳米铜丝尺寸效应的分子动力学模拟

中国科学技术大学力学和机械工程系，合肥 ２３００２６摘要 采用ＥＡＭ原子势函数对不同截面尺寸纳米铜丝拉伸性能进行了零温分子动力学模拟．研究表明截面变化对纳米丝拉伸性能有明显影响．由于表面原子弛豫，纳米丝存在表面张应力以及与之相平衡的内部应力．这种本征应力的存在是纳米丝尺寸效应的根源．纳米丝截面减小，则拉伸强度提高、屈服推迟、初始拉伸模量的软化程度增加．