具有负泊松比效应蜂窝材料的面内冲击动力学性能

基于显式动力有限元ANSYS/LS-DYNA,研究了面内冲击作用下具有负泊松比效应蜂窝材料的动态冲击性能。在保证胞元壁长和壁厚不变的前提下,通过改变胞元扩张角,建立了内凹六边形蜂窝模型。具体讨论了胞元扩张角和冲击速度对蜂窝材料面内冲击变形和能量吸收能力的影响。研究发现,在冲击载荷作用下,内凹蜂窝材料的面内冲击性能依赖于胞元扩张角。胞元扩张角的绝对值越大,冲击端的平台应力越高。随着冲击速度的提高,蜂窝材料表现出更强的能量吸收能力。

梯度变化对密度梯度蜂窝材料力学性能的影响

为确定一定质量蜂窝材料的密度梯度大小对材料能量吸收性能的影响,基于二维圆环系,通过改变圆环的壁厚,建立了具有不同密度梯度的二维密度梯度圆环蜂窝材料模型。在此基础上讨论了不同冲击速度下,密度梯度大小对蜂窝材料能量吸收特性的影响。研究结果表明,对于相对密度从冲击端到固定端递减的情况,在高速冲击条件下,梯度系数越大,材料单位质量的能量吸收率越高。研究结果可为完善密度梯度蜂窝材料动力学性能的设计提供参考。

热致形状记忆聚合物的热力学性能

形状记忆聚合物作为一类新型功能材料,具有独特优点,近年来在机理研究和工程应用方面均受到高度重视。由于其功能实现主要是通过热激励实现的,建立其热力学本构方程是开展该类功能材料变形机理研究的基础。本文首先通过单拉伸实验研究了热致形状记忆聚氨酯在预应变分别为0%、5%、10%和20%下的形状冻结和恢复性能。考虑其冻结/恢复时间延迟效应、应力松弛效应以及热变形效应的影响,对其变形过程进行了理论分析。结果证实,理论预测值与实验测试结果较为吻合。

第十八届美国理论与应用力学大会总结

1会议概况2018年6月5—9日，第18届美国理论与应用力学大会(18th U.S.National Congress of Theoretical and Applied Mechanics,USNCTAM2018)在美国芝加哥召开.本次大会由美国力学国家委员会和中国力学学会联合主办，旨在探讨和交流近四年世界范围内在理论和应用力学领域的基础研究、创新技术的最新进展，吸引了来自世界各地的近千名专家学者参会，其中近300人来自中国.本次会议分为固体力学、流体力学、计算力学、生物力学和动力学与控制五大专题，并增设了博士与博士后职业发展研讨会和女性研究人员社交活动.大会由美国塔夫斯大学曲建民教授、美国西北大学Wing Kam Liu教授、浙江大学杨卫院士(中国力学学会理事长)和北京理工大学方岱宁院士(中国力学学会副理事长)担任共同主席.本次大会展现了中国科学研究在力学领域的雄厚力量，多数学者报告了近两年在国际前沿方向的研究成果.

中国科协第235次青年科学家论坛简介—-极端复杂测试环境下实验力学的机遇与挑战

由中国科协主办、中国力学学会和北京交通大学共同承办的“中国科协第235次青年科学家论坛”于2011年5月27-29日在北京交通大学召开．本次论坛的主题为“极端复杂测试环境下实验力学的机遇与挑战”，论坛主席由北京交通大学王正道、中国科学技术大学龚兴龙、国家特种设备检测研究院丁克勤和清华大学冯雪共同担任．

中国力学大会-2011暨钱学森诞辰100周年纪念大会简介

1会议概况 值此钱学森诞辰100周年和明年即将在北京举办第23届“世界力学家大会”（ICTAM一2012）之际，由中国科学技术协会和国家自然科学基金委员会指导，中国力学学会和哈尔滨工业大学主办，哈尔滨工业大学和中国力学学会办公室承办，中国科学院力学研究所、清华大学、

NiTi纤维增强粘弹性基体与弹性基体复合材料的力学特性

借助Voigt混合律,针对马氏体逆相变过程,建立了NiTi纤维增强Kelvin粘弹性基体与弹性基体两种复合材料的应力-应变关系。在同样的升温过程及应力作用下,对两种复合材料的变形(应变)、约束态NiTi纤维逆相变开始温度进行了分析对比;升温、加载经历一段时间后,限制两种复合材料的应变为固定值,分析其受力特征。分析有助于了解NiTi纤维增强粘弹性基体与弹性基体复合材料的力学性能。

金属镁中去孪晶过程与自间隙原子交互作用的分子动力学模拟

采用分子动力学方法研究了镁中{1012}拉伸孪晶在剪切载荷下的去孪晶过程,并探讨了去孪晶过程中孪晶界面与自间隙原子的交互作用.研究结果表明:去孪晶过程中共格孪晶界对自间隙原子具有吸附作用,自间隙原子被共格孪晶界吸附并随之迁移,且随着共格孪晶界的消失而被释放.通过吸收和释放这两种交互作用,去孪晶过程将导致自间隙原子分布更为密集.研究进一步给出了共格孪晶界对自间隙原子的吸附机理,即共格孪晶界存在一个自间隙原子的自发吸收区,0 K下宽度约为0.752 nm,273 K下约为3.59 nm.去孪晶过程与自间隙原子的交互作用也将导致自间隙原子构型的变化.由于自间隙原子的密集分布可在更长时间尺度上诱发位错环等晶体缺陷,这一研究有助于深入理解镁及镁合金的疲劳力学性能.

纤维针刺轻量化热防护结构力学性能研究

本文以高超飞行器针刺轻量化热防护结构为研究对象,基于数值仿真方法,通过编写针刺纤维束、编织复合材料面板以及气凝胶夹芯材料的损伤与失效分析的UMAT子程序,研究了该热防护结构在典型面外拉伸、压缩荷载下的失效行为,同时本文开展了该针刺轻量化热防护结构在典型机械荷载下力学性能的实验测试工作,数值仿真结果与热防护结构试验件的面外拉伸、面外压缩、层间剪切实验结果吻合较好.

基于组合超表面的跨水空声波调控研究

现有声学超表面的研究多是针对空气或水等单一介质,有关跨介质声波调控的研究相对较少.文章主要基于组合超表面研究跨水空界面声波的调控特性.首先,利用遗传算法设计了可以调控波前的高透射空气声超表面.接着,通过复合离散型跨水空高透射超表面设计组合超表面实现了对跨水空界面声波的波前调控,并讨论了组合超表面间距对波控性能的影响.最后加工制作组合超表面试样,并对跨水空声波聚焦功能进行了实验验证.结果表明通过复合两种独立设计的超表面可以实现跨水空界面声波的异常折射和聚焦功能.组合超表面的间距会影响其对声波的调控效果.当间距较小时,组合超表面虽然可以实现对跨水空界面声波的调控,但是调控效果较差;随着间距的增加,组合超表面对跨水空声波的调控效果会迅速增强并趋于稳定.在实验中观察到了跨水空界面的声聚焦现象以及组合超表面间距对跨水空界面声波聚焦效果的影响,实验结果与仿真结果基本一致.研究工作为跨水空声学器件的设计提供了一定的数值和实验基础.

分层递变梯度蜂窝材料的面内冲击性能

提出了一种分层递变梯度蜂窝材料模型,以期控制蜂窝材料的能量动态吸收性能。此模型通过改变胞元的半径来改变蜂窝材料的面内特征参数,以实现蜂窝材料面内动力响应特性的多目标优化设计。计算结果表明,此模型可以在减小初始峰值应力水平的前提下,同时实现材料能量吸收过程的控制,并可以有效控制进入被保护结构的应力水平。此模型可为蜂窝材料冲击动力学性能的多目标优化设计提供理论指导和设计思路。

列车外圆弹簧疲劳损伤的非线性超声测试

进行了列车外圆弹簧在疲劳载荷作用下所产生损伤的非线性超声测试。对列车外圆弹簧进行疲劳加载,利用专门的非线性超声测试系统激发和接收透过弹簧的超声纵波。在相应的信号处理后,建立了声学非线性系数与弹簧疲劳次数之间的关系。实验结果表明,当疲劳次数小于150万次时,由于弹簧材料内部位错、滑移带等微观缺陷还没有形成足以产生显著非线性的积累,该非线性系数增长不明显;当疲劳次数达到150万次至300万次之间的疲劳响应期时,非线性系数增加明显,表明弹簧材料的内部损伤快速增加;当疲劳次数超过300万次时,弹簧材料的内部损伤积累速度减缓,非线性系数增加放缓。该研究表明列车外圆弹簧的疲劳损伤程度与其声学非线性系数直接相关,利用该方法可以为材料和结构早期力学性能退化的检测和评价提供一种有效的途径。

胞元微拓扑结构对蜂窝材料面内冲击性能的影响

研究了面内冲击载荷作用下胞元微拓扑结构对蜂窝材料动态冲击性能的影响。首先,在胞元边长、厚度一致的条件下,讨论了不同形状胞元、以及胞元形状相同但排列方式不同的蜂窝材料的动态冲击性能,并给出了试件及其微结构的动态演化过程。在此基础上,讨论了胞元微观排列方式对蜂窝材料的能量吸收能力的影响。计算结果表明,除了胞元基本结构参数(边长、壁厚等),胞元形状及排布方式也是影响蜂窝材料动态性能的重要因素。由于三角形单胞的稳定性,三角形填充蜂窝材料与四边形填充蜂窝材料相比,表现出更强的能量吸收能力。而交错排布则对应着更加均匀的变形和稳定的平台区。同时,局部拓扑结构的变化,交错排布的试件在冲击压缩的过程中表现出独特的颈缩现象。此结论将为蜂窝材料微结构的动力学优化设计提供指导和依据。

金属材料表面涂层损伤的非线性超声评价

提出了一种金属材料表面涂层损伤的非线性超声评价方法。表面涂层的损伤以及涂层与基体材料间的界面粘接状况与超声信号的非线性效应密切相关。将存在表面涂层的AZ31镁铝合金试件加载到不同的拉伸载荷后,利用RitecSNAP-0.25-7-G2非线性超声测试系统激发和接收Rayleigh表面波,通过实验测试在不同载荷作用后涂层试件的声学非线性系数。研究结果表明,在应力不超过某一极限值的情况下,虽然不能观察到试件表面涂层外观的明显变化,但通过非线性超声实验测试得到的声学非线性系数随着加载应力的增加而不断增加。因此,对具有表面涂层的结构来说,可利用声学非线性系数对其表面涂层的损伤进行非线性超声无损评价。

缺陷分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响

利用显式动力有限元方法数值讨论了缺陷(胞壁缺失)分布不均匀性对蜂窝材料面内冲击性能的影响。首先,参考理想六边形蜂窝材料在不同冲击速度下的变形特性,将蜂窝材料划分成9个区域,在此基础上讨论了缺陷分布在不同区域时对蜂窝材料面内冲击性能的影响。研究表明,在冲击载荷作用下,除了缺失率以外,蜂窝材料的面内冲击性能也依赖于缺陷的分布,且在中低冲击速度时表现出更高的敏感性。随着缺失率的增加,蜂窝材料的平台应力明显减小,而平台应力对缺失率及冲击速度的敏感性依赖于缺陷的位置。该结论对蜂窝材料的安全性评估及动力学优化设计具有一定的指导意义。

高校学科建设探讨

文章从对学科建设的总体认识、学科建设与行政管理、学科建设与重点学科、学科建设与师资队伍,以及国外学科建设的一些经验等几个方面探讨学科建设的内涵和外延,以期为学科建设提供有益的参考。

金属蜂窝材料的面内冲击响应和能量吸收特性

利用显式动力有限元法对三角形蜂窝材料在面内冲击载荷下的动力响应和能量吸收特性进行了研究。具体讨论了相对密度、冲击速度以及冲击方向对蜂窝材料变形模式、平台应力和比能量吸收能力的影响。结果表明,除了胞元的微结构特征参数(例如壁长、壁厚以及扩张角等),蜂窝材料的动力响应特性还依赖于冲击速度和冲击方向。在相对密度和冲击速度不变的前提下,试件沿Y方向冲击时表现为更高的平台应力和更强的能量吸收能力。随着冲击速度的增加,惯性效应明显,蜂窝材料的平台应力和能量吸收能力对冲击方向更敏感。将为多胞材料动力学多目标优化设计提供新的设计思路。

金属磁记忆检测法研究进展

金属磁记忆法不仅可以实现传统无损检测技术对宏观裂纹的测定,而且可以确定由于应力集中造成的损伤,进而实现对结构剩余寿命的评估。该方法具有检测设备轻便、操作过程简单以及缺陷识别判据直观等优点,易于工程应用。但作为一种新型无损检测技术,其测试原理的理论物理模型、测试结果的可靠性和定量化、测试信息的有效利用性等方面还存在许多争议和不确定之处。在简单介绍其测试原理基础上,列举了一些典型工程应用实例,并就该方法存在的问题和未来发展方向进行了探讨。

PMN-PT层/弹性基底结构中声表面波特性分析

研究了PMN-PT压电层/弹性(金刚石)基底结构中表面波的传播特性,压电层表面是机械自由的,电学边界条件分为电学开路和电学短路,压电层与基底之间采用理想连接.得到了满足控制方程和边界条件的电弹场以及弹性波在结构中传播时的频散方程,通过数值算例分析了压电材料PMN-PT的极化方向对弹性波频散曲线和机电耦合系数的影响,以及不同极化方向时弹性位移和电势随结构深度方向的变化,结果可为PMN-PT压电材料在高频声表面波器件中的应用提供有价值的理论参考.

点的复合运动中相对运动的描述

给出了点的复合运动中,动点的绝对运动方程和相对运动方程之间关系的描述方法,并将其应用于确定平面运动机构中选取不同动点和动系时的相对运动轨迹.该方法的推导过程简单易懂,易于实现,可以帮助学生在学习相关知识时对不同情况下的相对运动有清晰、直观的了解.特别是当相对运动非常复杂时,可以借助该分析过程给出相对运动轨迹曲线.