国际理论与应用力学联合会关于非线性随机动力学与控制研讨会简介

由国际理论与应用力学联合会（IUTAM）主办,浙江大学承办的国际理论与应用力学联合会关于非线性随机动力学与控制研讨会（IUTAM symposium on nonlinearstochastic dynamics and control）于2010年5月10日～14日在杭州举行.

科学与工程中的应用力学

回顾1600年至1900年间力学、19世纪物理学和同时期的工程教育的发展史，描述了应用力学的发展及其与科学和工程的关系．随之讨论现代物理学、现代工程学和作为科学与工程的一门学科的应用力学的形成，后者被《AppliedMechanicsReviews》杂志分为94个学科方向共10个门类．总结了科学与工程之间的关系以及应用力学与其它学科的相互影响．

时效Ni_(2)CoCr_(0.5)Si_(0.3)Al_(0.1)Ti_(0.1)中熵合金的力学行为和变形机理的研究

【目的】设计了一种新型的Ni_(2)CoCr_(0.5)Si_(0.3)Al_(0.1)Ti_(0.1)中熵合金。【方法】在非等原子比Ni-Co-Cr基体的中熵合金中加入微量的Si、Al和Ti元素,并且通过不同温度的时效热处理进一步引入弥散的共格L12相沉淀。【结果】结果表明,700℃时效后的Ni_(2)CoCr_(0.5)Si_(0.3)Al_(0.1)Ti_(0.1)中熵合金具有最优异的力学性能,其屈服强度为783MPa,极限抗拉强度为1252MPa,伸长率为41.6%;相比退火处理样品,经过700℃时效处理使得合金的屈服强度提升了310MPa.分析合金在700℃时效样品的初始微观结构,可以确定合金中不仅存在共格的L12相结构,还有微量的金属间化合物Ni16Ti6Si7相。同时,由于高轧制量的冷轧变形和短时间的退火处理,在初始结构中发现微量的层错、纳米层错网格、Lomer-cottrell锁和位错钉扎现象的存在。其几何必需位错在拉伸过程中呈现出均匀分布,主要的变形模式以滑移为主,且具有层错结构,并没有发现变形孪晶。

泡沫铝合金动态力学性能实验研究

利用分离式霍布金森压杆(SHPB)实验技术和MTS材料实验机对两组不同孔径、不同密度的开孔泡沫铝合金进行了准静态和动态压缩实验研究。实验结果表明:泡沫铝合金的静态和动态变形过程均具有泡沫材料变形的“三个阶段”特征。开孔泡沫铝合金的变形是均匀变化过程,并不出现局部的变形带。与相对密度对力学性能的影响相比,孔径大小的影响可以忽略不计。在考察的应变率范围内,屈服应力对应变率并不很敏感。

玻璃纤维增强聚乙烯复合材料力学及摩擦性能的研究

本文制备了结构－性能不同的纤维增强聚乙烯基复合材料，研究了纤维含量及纤维取向对聚乙烯基复合材料力学性能和摩擦性能的影响。实验结果表明：纤维含量及取向对玻纤增强的聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能影响较大。沿垂直纤维方向摩擦时磨损量最少，沿平行玻纤方向摩擦时摩擦系数μ最低。玻纤含量为３０％的聚乙烯基复合材料耐磨性好，摩擦系数低，综合力学性能优良，是一种有应用前景的高分子抗磨材料。

Al_2O_3陶瓷动态力学性能的实验研究

采用改进的SHPB实验方法对Al2O3陶瓷的动态力学性能进行了研究,得到了材料在较高应变率范围内的动态应力应变曲线.结果表明,Al2O3陶瓷为弹脆性材料,其动态应力应变呈非线性关系;在较高的应变率范围内,陶瓷材料的动态应力应变关系是与应变率相关的;材料的初始弹性模量、破坏应力、破坏应变值随应变率的增大而增大.由实验结果拟合得到了材料的动态本构方程.

微管吸吮和半无限体模型在鼠成骨细胞粘弹性研究中的应用

利用微管吸吮技术研究了体外培养幼鼠颅盖骨成骨细胞的被动变形特性，测量了其在阶跃负压下吸入长度随时间的变化过程，并用标准线性粘弹性半无限体模型研究了成骨细胞的粘弹性特性；并研究了秋水仙素对成骨细胞弹性性质的影响，经秋水仙素处理后的成骨细胞与正常组成骨细胞相比，其杨氏模量没有显著性改变。本研究工作为进一步研究成骨细胞的离体及在体的主动变形机制提供了基础数据。

冬小麦茎秆的力学性质研究

对晋农190和北农48两个小麦品种的茎秆进行了力学测试,分别测取了不同生长期各节间的惯性矩、弹性模量及抗弯刚度,研究了两个品种在不同生长期各节间力学特性的变化趋势,并对两个品种的抗倒性进行了比较。研究表明:低部节间的抗弯刚度较大,有利于作物抗倒伏;蜡熟期茎秆抗弯刚度比乳熟期时小,这时容易发生倒伏;北农48比晋农190抗倒伏能力强。这些结论可为选择优种抗倒小麦提供理性支持。

堆石料的亚塑性本构建模及其应用研究

亚塑性本构理论是20世纪中晚期发展起来的一类基于有理力学的新型的连续介质本构建模理论,主要用于刻画无黏性散粒型土体的非弹性、非线性及剪胀(剪缩)性等主要应力应变特性。较详细地介绍了该本构理论的起源、发展和本构方程的一般表述形式,并做相应的数学力学特性分析。在对散粒型土体孔隙比与平均压力及孔隙比与体积应变关系分析研究的基础上,扼要介绍了新近发展的亚塑性模型的重要的建模改进思想。结合分析堆石料的主要工程特性,将能够反映当前亚塑性研究水平的Gudehus-Bauer亚塑性模型做适当改进后首次引入到堆石料的本构建模中,并将其应用到一典型混凝土面板堆石坝的应力变形数值分析中。理论分析和算例应用表明,所改进的Gudehus-Bauer亚塑性模型能够合理反映堆石料的非弹性、非线性、剪胀剪缩性等主要应力、应变特性,且具有本构参数适用范围广的优点。

大鼠颅盖骨成骨细胞的体外培养及其弹性力学特性研究

本文以乳大鼠颅盖骨为材料，体外成功分离及培养了大鼠颅盖骨成骨细胞［１ ，２］ ，并对细胞形态、细胞内碱性磷酸酶（ＡＫＰ） 染色、营养液中骨钙素检测等方面进行了鉴定。在此基础上利用微管吸吮技术和线弹性半无限体模型研究了大鼠成骨细胞的被动变形特性，测定了大鼠成骨细胞的杨氏模量，并研究了秋水仙素对成骨细胞弹性性质的影响，经秋水仙素处理后的成骨细胞与正常组成骨细胞相比，其杨氏模量没有显著性改变。这一结果将为进一步研究成骨细胞的离体及在体的主动变形机制。

黄韧带致压颈脊髓的生物力学实验研究

目的观察不同姿势下黄韧带致压颈脊髓时,不同压缩比和不同压缩面积与硬膜囊前后方压力变化的关系。方法C4-C5间钻圆形骨孔,设计一致压棒穿过该骨孔来模拟黄韧带突出物的致压作用。最大压缩比为椎管前后径的60%。同时用压力传感器通过前方开孔记录前方压力变化,改变颈椎姿势后重复实验。结果当压缩比较小时(10%～20%),压缩力在左弯(30°)时最大,当压缩比较大时(50%～60%),压缩力在前屈(30°)时最大。前方测得的压力大约是后方压力的27.8%,且随着压缩头直径的增大而增大。结论硬膜囊上所受的压力同压缩比、压缩头直径以及颈椎姿势关系密切。已受压的颈脊髓在全前屈及全后伸运动中更容易受到伤害。

复合材料层合板壳非线性力学的研究进展

复合材料层合板壳是由多种组分材料组合而成.与单一材料的板壳结构相比,它无明确的材料主方向,各层间材料间断和不连续,具有明显的几何非线性和材料非线性等新的特点.其失效模式也远比单一材料的情况复杂,具有如基体开裂、脱胶、分层、分层裂纹偏转、多分层以及分层传播等多种模式.各国学者基于不同的考虑,提出了多种方法研究复合材料层合板壳的失效.首先,在简要介绍了层合板壳线性力学基本理论的基础上,重点回顾了层合板壳结构非线性力学几种基本理论发展的过程,主要阐述了经典大挠度非线性理论、一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论、锯齿理论、广义分层理论的理论体系及基本公式,并对几种理论之间的联系和差异进行了总结;其次,介绍了当前层合结构非线性领域的研究进展,综述了典型复合材料板壳结构的失效机理及优化设计、复合材料板壳结构在复杂环境下的破坏机理、复合材料板壳结构的物理非线性、含脱层纤维增强复合材料板壳结构的破坏机理等各研究热点的最新研究成果;最后,对该领域未来的研究方向进行了展望.

细胞生长与增殖的生物力学实验研究进展

作者介绍了细胞力学领域中细胞分裂、细胞增殖方面的研究进展。着重介绍了基底加载各种参数对细胞增殖的影响 ,机械拉伸对细胞粘附及生长的影响 。

3D微纳米打印技术与应用研究进展

近年来3D微纳米打印技术发展迅速,尤其是在微纳米结构成型方面有着独特的优势。重点讲述了微立体光刻(MSLA)、微激光烧结(MSLS)、熔融沉积造型(FDM)、片材层压(LOM)、双光子聚合(TPP)、直写成型技术(DIW)的基本结构原理和国内外研究现状,对不同3D微纳米打印技术进行了对比分析,详细阐述了3D微纳米打印在生物医疗、组织工程和微流控芯片的应用,并展望了3D微纳米打印的应用前景。

基于均匀化理论的多孔材料细观力学特性数值研究

根据弹性均匀化理论,并结合有限元方法推导出适用于二维周期结构的均匀化有限元格式,计算出不同相对密度下的正方形孔洞材料的等效弹性参数,以及等效弹性参数与胞元绕坐标系旋转角度的函数关系,考察了胞壁固体相的力学性能参数对宏观力学性能的影响。并将数值计算结果与已有的理论公式进行了比较和分析。结果表明,正方形孔洞材料是各向异性的,其等效弹性参数主要由结构的相对密度来确定,对基体材料的泊松比的变化并不敏感。在相对密度较小的情况下,Gibson公式和Kim公式与均匀化有限元结果吻合较好;当结构相对密度较大时,理论公式结果必须被有限元结果所修正。

金属有机框架材料力学、电学及其应变调控特性的第一原理研究

本文利用基于密度泛函理论的第一原理方法研究了典型金属有机框架材料——MOF-5的力学、电学性质及其应变调控特性.通过对MOF-5材料施加不同类型的应变,系统地研究了MOF-5材料的力学特性,获得了MOF-5的弹性常数、杨氏模量等基本力学参数.另一方面,通过分析能带结构等特征得到了MOF-5的本征电学特性,计算得到的MOF-5的禁带带宽为3.49 eV,属于宽禁带半导体.对MOF-5电学性质的应变调控特性研究发现,外界应变会显著降低MOF-5的禁带带宽,提高其导电性.通过进一步分析其电子态密度、共价键键长等的变化,发现外界应变会引起MOF-5有机配体中共价键强度的降低,继而导致材料禁带带宽的减小.研究从理论上定量揭示了外部应变对MOF-5电学性质的调控行为,为基于MOF-5的气氛传感器优化设计和性能评估等提供了重要的理论依据.

巩膜胶原含量与其生物力学性能的关系研究

通过研究巩膜胶原含量与其生物力学性能的关系,为临床上改变巩膜的生物力学性能提供参考。对兔眼进行后巩膜加固术,用盐酸水解法测术后不同时期加固条带区巩膜胶原含量的变化,并在Instron5544材料性能试验机上,采用单向拉伸方法测其弹性模量的变化。结果显示,后巩膜加固术后加固条带区巩膜试件胶原含量的变化与弹性模量的变化趋势相近。可见增加巩膜的胶原含量能提高巩膜的线弹性模量,从而增强巩膜抵抗变形的能力。

浅谈我国生物力学的研究近况(综述)

对我国生物力学的研究近况进行了简略介绍 涉及以下内容 :生物材料力学、生物流体力学、细胞微观力学、康复工程力学、运动系统力学。

家兔腓肠肌在电刺激下力学行为的实验研究

目的 获得肌肉收缩力学特性与其电生理特性间的实验关系。方法 用肌电仪发出不同波宽、不同强度的脉冲电流 ,对家兔的胫神经进行刺激 ,记录其复合动作电位及收缩力。结果 得到了收缩力与各种肌电信号的实验关系曲线。结论 收缩力与刺激电流之间呈正相关关系、与复合动作电位幅值 (CAMP)之间呈线性关系 。

高分子材料的粘弹性摩擦接触力学研究

采用非线性有限元方法研究了高分子材料的粘弹性摩擦接触问题 ,采用初应变法将粘弹性材料的蠕变应变转化为等价的虚拟节点力 ,并结合线性粘弹性理论对蠕变应变进行迭代修正 ,从而获得粘弹性材料满足摩擦接触条件的解答。文中考虑了接触问题的边界非线性和粘弹性材料的材料非线性。并考虑了接触过程中温度、模量等随时间的增加而改变。研究结果集中表现了接触区的变形、应力分布等情况。作为具体示例 ,计算了钢与高分子聚丙烯材料在不同摩擦系数下的接触问题 ,获得了粘弹性摩擦接触问题的大量结果。