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。

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．

基于超高温高应变率压缩试验方法的共晶高熵合金动态力学行为研究

基于分离式Hopkinson压杆,建立了一套可对1873 K下材料的动态力学行为进行有效测试的新型超高温高应变率压缩试验方法。该试验方法在原有基础上,通过电机来驱动入射杆和透射杆同步组装系统,利用高精度延时控制器来精确控制撞击杆发射系统以及入射杆和透射杆同步组装系统的启动时间,可实现冷接触时间的精确控制(小于10 ms)以及组装过程对试样冲击力的控制,避免了超高温下冷接触时间对测试结果的影响以及组装过程产生的冲击力引起试样的塑性变形甚至破坏。基于该超高温高应变率压缩试验方法,对粉末等离子电弧增材制造共晶高熵合金CoCrFeNiTa_(0.2)Nb0.1在宽温度(293~1473 K)、宽应变率(0.001~5000 s^(-1))范围内的力学行为进行了测试,并分析了温度和应变率对其塑性流动行为和变形机理的影响规律,获得了该材料流动应力随温度变化曲线上出现的第3型应变时效现象随应变率的变化规律及其物理模型。

7075-T6铝合金在Taylor冲击实验中的宏观力学响应及细观结构演化

将实验和晶体塑性有限元(CPFEM)方法相结合,研究了7075-T6铝合金在Taylor冲击实验中的宏观力学响应以及其细观结构的演化。使用电子背散射衍射技术(EBSD)对实验前7075-T6铝合金的细观结构进行表征。通过修改强化模型和流动准则在CPFEM模型中引入位错密度作为内部状态变量,并结合动态压缩实验得到的应力-应变曲线确定7075-T6铝合金相关的模型参数。结果表明:考虑位错密度的CPFEM模型可有效地描述7075-T6铝合金在不同速度Taylor冲击实验中的宏观和微观力学响应。与实验结果对比,CPFEM模型合理地预测了冲击后子弹的外部轮廓变化,其预测的撞击面半径和子弹剩余长度与实验结果误差均在10%以内。此外,CPFEM模型预测7075-T6铝合金冲击后的织构演化同动态冲击后结果大致相同,均表现为生成了较多的R-Cube织构和Goss织构,而Cube织构和Cu织构大量减少。随着冲击速度的增加,R-Cube织构、S织构的体积分数逐渐增大,Cube织构、Cu织构和Brass的体积分数逐渐减少。同时,CPFEM模型预测到撞击后子弹颈缩段的产生。随着冲击速度的增加,子弹的对数应变和位错密度均有上升,最大值均出现在撞击面;在同一速度下,撞击面上外表面处平均位错密度的值小于轴心处的值。

硫铝酸盐水泥混凝土高温劣化规律及机理研究

为了探究高温下硫铝酸盐水泥混凝土的劣化规律及机理,研究了高温对不同水灰比、不同龄期的硫铝酸盐水泥混凝土抗压强度、剩余质量比率、试件爆裂率、红外温升、超声波脉冲速度的影响。结果表明:400℃及以上时,试件表面产生明显的裂缝,并发生爆裂现象,温度越高,爆裂率越高;试件的抗压强度和质量均随着温度的升高而降低,水灰比越低,龄期越长,抗压强度损失越大,但质量损失越小;试件的超声波脉冲速度、红外升温速率和抗压强度的线性回归结果较好。

民机侧壁板抗鸟撞性能评估方法研究

【目的】抗鸟撞性能一直是飞机适航性的重要检验因素之一。为探究某民机机头侧壁板的抗鸟撞性能,采用铆钉失效占比评估法、能量法以及剩余承载力评估法这3种方法进行评估。【方法】通过PAM-CRASH软件模拟3种构型侧壁板的鸟撞情况,验证了数值模型的有效性,并基于3种试验件的鸟撞破坏情况对上述方法的可靠性进行评估。【结果】研究结果表明,铆钉失效占比越低表明结构的抗鸟撞性能越好;结构的铆钉吸能占比大小提升且蒙皮吸能占比大小降低时,结构的抗鸟撞性能得以提升;剩余承载力评估法能够定量化分析抗鸟撞性能,当损伤因子越低,其抗鸟撞性能越好。【结论】对侧壁板试验件抗鸟撞性能评估法的适用性与局限性进行总结,为后期民机的安全设计和研究开发提供有价值的参考。

废渣粉掺量对混凝土流动性、粘聚性、强度影响试验研究

将工业废渣粉代替部分水泥或骨料制备废渣粉混凝土是一种环保且经济的处理工业废渣粉的方案.研究了不同废渣粉掺量对混凝土流动性、粘聚性、抗压强度影响的作用机理,研究结果表明,废渣粉等体积置换骨料使混凝土的浆膜厚度显著提高,而浆膜厚度是混凝土流动性、粘聚性和抗压强度的关键影响因素之一;随着废渣粉置换量增加,混凝土流动性增强、粘聚性变差、28 d抗压强度先增加后降低;当废渣粉置换骨料量为10%时,混凝土28 d抗压强度达到最大,因此在实际工程中应用废渣粉时,要注意置换骨料量控制在10%左右,这样既能保证混凝土强度,又能实现废渣粉废物利用.

基于优化算法及压痕形貌的金属塑性力学参数表征

相比于需要特定形状尺寸试样的传统力学测试手段,压入法具有试样加工方便及可实现原位测试等优点,针对现有压入表征法对所采集压入载荷-深度曲线的依赖性,通过作为压入后材料塑性力学性能直观响应的残余压痕形貌有效获取金属塑性力学参数可提供一种新的压入表征方法;本研究通过Instron万能材料试验机开展了紫铜/镁合金的球形压入测试,基于轮廓形态系统对压入测试后的残余压痕形貌进行扫描并将所得形貌特征作为后续研究的数据基础;将压入数值模拟与实验测试所得残余压痕形貌的对比结果作为拟合优度,对传统Nelder-Mead算法在参数筛除、预处理、重复性判断及收敛条件方面进行改进,以保证进入数值计算的材料参数的合理性并提高计算效率,基于Abaqus二次开发结合改进的Nelder-Mead算法进行参数寻优以得到紫铜/镁合金的相关塑性参数;将由Instron万能材料试验机拉伸测试表征所得紫铜/镁合金的相关塑性参数值作为对照标准,给出了算法寻优结果的相对误差,并验证了所提出基于优化算法及残余压痕形貌获取金属塑性参数方法的有效性,相关研究提供了一种新的有效表征金属力学性能参数的方法.

分离盘对Spar型浮式风力机涡激运动抑制特性的试验与数值研究

涡激运动是导致浮式结构系泊系统疲劳破坏的重要原因,该文利用模型试验和数值仿真方法,开展尾侧分离盘对Spar型浮式风力机主浮体结构涡激运动抑制机理的研究。主要探讨分离盘长度L/D对风力机涡激运动特性的影响规律。研究发现,分离盘长度L/D=0时,涡激响应随折合速度的增加呈现明显的上部分支、锁定区及去同步化分支3阶段,结构发生涡激共振问题;当分离盘长度L/D≥0.2时,风力机不再发生涡激共振现象,且当分离盘长度L/D≥0.4时其抑制效果达70%以上。同时发现分离盘结构能诱发Spar型浮式风力机的艏摇运动。结果表明,分离盘对Spar型浮式风力机的涡激运动响应有明显的抑制效果。

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 。