一种获得剪切模量压强二阶偏导数G″P的方法

从晶格材料的电子结构理论出发,推导了一个计算剪切模量G的压强二阶偏导数G″_{P的方法.针对93钨合金材料计算得到G″P=-0.033GPa^{-1,把这一结果 用于Birch-Murnaghan有限应变理论的计算,并与G″P=0的计算结果进行了比较 .结果表明,G″P=0的计算结果明显高于G″P≠0的计算结果,在压 强较高时,二者结果相差较大.因此,在高压下,必须考虑G″P关键词： 剪切模量 压强二阶偏导数 钨合金 物态方程 有限应变理论}}     

高压下硝基甲烷分子温度的密度泛函计算

用密度泛函理论在B3LYP/6-311++G(2d,2P)计算水平上对硝基甲烷分子进行了结构优化、频率和热化学分析.发现:在相同温度条件下改变压强,分子熵函数产生了改变,当温度和压强条件相同时,对于不同物质熵函数的改变是相同的.以热力学理论中麦克斯韦关系为基础,通过计算等温过程中分子的熵函数对压强的变化率,用数值拟合方法得到不同压强条件下分子温度的表达式:T=T0+(1-B)[18.3858+0.5392P]V0,式中T0、V0分别表示分子系统初态的温度和体积,T、V分别表示系统在末态的温度和体积,B是体积的压缩比.在选定参数的情况下该表达式可以计算不同压强条件下CHNO含能材料的分子温度.同时,以硝基甲烷为验证,选取基本参数V0和B,计算其在C-J条件对应的爆压14GPa下,分子温度为3461K,对应爱因斯坦温度,相当于3228cm-1的能量,在实验中该能量足以激发硝基甲烷分子内振动能量重新分配过程,有可能激发C-N键的红外振动而引起单分子分解反应的发生.因此,此表达式可用于预测含能材料撞击点火过程单分子分解可能的反应通道.     

NO分子A2Σ→X2Π双光子激光感生荧光光谱

以Nd∶YAG激光器抽运光学参变振荡器 /光学参变放大器做为激发源 ,得到了NO分子在 2 2 0～ 35 0nm波长范围内的双光子激光诱导荧光光谱 ,并将其归属于A2 Σ(ν′ =0 )→X2 Π(ν″ =1～ 8)跃迁 ,用最小二乘法拟合获得NO分子X2 Π态振动常量″ωe =(190 4 .7± 7.3)cm-1,″ωe ″xe =(14 .2± 1.2 )cm-1,″ωe″ye=- (0 .0 2 18± 0 .0 0 91)cm-1,及平衡位置的力常量k =(1.5 99± 0 .0 12 )× 10 3 N·m-1。计算了所得跃迁谱带的弗兰克康登因子及相对荧光强度 ,结果与实验观测值相符。这可为用激光诱导荧光光谱技术探测大气污染物NO分子提供理论及实验参考     

氮分子a″~1Σ_g~+(v'=0)和a″~1Σ_g~+(v'=1)+b~1Π_u(v'=0)广义振子强度的高能电子散射研究

利用快电子能量损失谱仪结合相对流量技术,在入射电子能量1500 eV和能量分辨70 meV的条件下,测量了氮分子a″~1Σ_g~+(v'=0)和a″~1Σ_g~+(v'=1)+b~1Π_u(v'=0)激发态的广义振子强度.通过与已有的电子散射结果以及X射线散射结果对比发现,对于a″~1Σ_g~+(v'=0)和a″~1Σ_g~+(v'=1)+b~1Π_u(v'=0),我们的结果与X射线散射结果在大动量转移出现差异,这表明对a″~1Σ_g~+(v'=0)和a″~1Σ_g~+(v'=1),即使入射电子能量1500 eV也没有达到一阶玻恩近似条件.在动量转移平方小于2 a.u.时,a″~1Σ_g~+(v'=1)+b~1Π_u(v'=0)与X射线散射结果的符合表明,对b~1Π_u(v'=0),1500 eV入射电子能量已经达到一阶玻恩近似条件.     

过渡金属铝化物FeAl和CoAl弹性性质的第一性原理研究

本文通过第一性原理计算(密度泛函理论结合均匀形变方法)得到过渡金属铝化物FeAl和CoAl的二阶和三阶弹性常数,这些弹性常数是通过拟合计算出的能量与应力关系得到的。计算结果和理论数据及实验值符合的很好。接下来本文又研究了FeAl和CoAl在不同压强下的弹性性质。不同压强下的弹性常数Cij,体模量B,剪切模量G,泊松比σ 也成功的得到了。B/G比值和柯西压强 PC 都表明在零压下FeAl和CoAl表现出脆性。在压强小于60GPa的情况下,增大压强可以增强它们的韧性,但它们始终表现为脆性。     

TMS的NMR量子化学计算

分别用HF/4 31G(Si =6 2 1G)、B3LYP/6 31G(D)、B3LYP/6 31G、HF/6 31G、MP2 /6 31G(D)对TMS进行了结构优化 ,在此基础上 ,用Hartree Fock、B3LYP理论水平下 ,分别用不同的基组 6 31G、6 31+ +G(D ,P)、6 311+G(2D ,P)、6 311+ +G(D ,P)进行NMR的计算 ;在MP2理论水平上 ,用STO 3G、3 2 1G、4 31G、6 31G、6 31G(D)、6 31+ +G(D ,P)等基组进行NMR的计算 .并用GAUSSION98程序所给出的四种计算NMR的方法 :GIAO、IGAIM、CSGT、SINGLEGAUGEORIGIN ,分别在上述基础上进行了TMS的屏蔽值的计算 .研究结果表明 ,就理论水平而言 ,DFT(B3LYP)比HF计算结果要好 ,而且基组越大 ,计算精度越高 ,但有一饱和基组存在 .就计算方法而言 ,用GIAO有利于计算精度的提高 .计算结果与实验值基本上吻合     

弯液面处的附加压强

由实验可知,在弯液面处存在着附加压强.那么,弯液面处附加压强的规律是什么,它在实际问题中又如何应用呢? 对于平液面,根据静止液体内部的压强公式P=p0+ρgn,式中凡为平液面外的压强,ρ为液体的密度,g为重力加速度,h为液体内部某点的深度,在h→0处,即平液面处,则△p=p-p0→0,这说明压强在平液面处是连续变化的. 对于弯液面,在h→0处,△p=p-p0≠0.通常将弯液面处△p=p-p0称为附加压强,它是由于液体的表面张力产生的.其大小由液体的表面张力系数和液面的弯曲程度决定.这说明压强在弯液面处是不连续变化的.对于给定液体,其附加压强的大小就仅…     

LiH的热力学性质及分子内部运动对体系热力学性质的影响

利用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,计算了LiH在零温零压下的晶格常数、体弹模量,计算结果与实验值和其他理论计算值符合得较好.通过准谐德拜模型计算了LiH在压强为0-80GPa、温度为0-2000K范围内,体积膨胀率、热涨系数、德拜温度及定容热容随压强和温度的变化关系.最后,以代数方法（AM）和势能变分法(PVM)为基础,运用统计热力学理论计算了LiH分子内部运动对体系热力学性质的影响.     

高压下NH_4ClO_4结构、电子及弹性性质的第一性原理研究

研究高压下NH_4ClO_4的结构和性质对于NH_4ClO_4在固体推进剂和炸药的安全应用具有重要意义.采用基于色散校正密度泛函理论的第一性原理方法,研究了0—15 GPa静水压力下NH_4ClO_4的晶体结构、分子结构、电子性质和弹性性质,计算结果与实验值具有较好的一致性.在压强为1,4和9 GPa时,NH_4ClO_4的晶体参数、键长和分子构型等均出现不连续变化,说明了在压强作用下结构发生变化.随着压强增加,氢键增多且作用增强,由分子内氢键向分子内和分子间的氢键转变;导带态密度峰值增加,电子局域性增强,晶体内N-H和Cl-O共价键作用增强,带隙增大,不同相变区域内带隙呈线性关系.0—15 GPa条件下NH_4ClO_4的弹性常数满足力学稳定性标准,采用Voigt-Reuss-Hill方法计算了体积模量B,剪切模量G和杨氏模量E,根据Cauchy压力和B/G值,说明NH_4ClO_4属于韧性材料,随着压强增加韧性增强.     

ZrV2结构、弹性和热力学性质的第一性原理计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法研究ZrV₂的晶体结构和弹性,利用准谐Debye模型计算在不同温度(T=0~1200 K)和不同压强(P=0~20 GPa)下ZrV₂的热力学性质,包括弹性模量与压强,热熔与温度,以及热膨胀系数与温度和压力的关系.结果表明:计算的ZrV₂晶格常数与实验值符合较好,晶体材料的弹性常数随着压力增加而增加;在一定温度下,相对体积、热熔随着压强的增加而减小,德拜温度、弹性模量随着压强的增加而增加,且高压下温度对ZrV₂热膨胀系数的影响小于压强的影响.     

测定圆柱体杨氏模量的原理分析

分析了测量圆柱体弯曲形变杨氏模量的实验原理,得出了理论公式,将测量拉压形变、弯曲形变的杨氏模量以及扭转形变的剪切模量3个实验中样品形状统一成圆柱体.     

Elastic moduli of hard c‐Zr3N4 from laser ultrasonic measurements

The bulk and shear moduli of dense polycrystalline oxygen‐bearing c‐Zr₃N₄ were determined to be B₀ = 217(20) GPa and G₀ = 163(9) GPa, respectively, using laser ultrasonic technique combined with a numerical analysis of the sample porosity. While the obtained B₀ is in excellent agreement with the earlier high‐pressure compression measurements, the G₀ value is 70% higher than the previous estimate. Since both G₀ and hardness of the dense c‐Zr₃N₄ exceed those of γ‐Si₃N₄, c‐Zr₃N₄ vies for the rank of the third hardest material after diamond and cubic BN. Our results also support the suggestion that shear modulus is a robust predictor of hardness. (© 2010 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

Al、Cu、Ta高压熔化曲线的理论计算

由位错熔化理论和不同的静高压实验数据优化的体模量(B0)、剪切模量(G0)及它们对压力的一阶偏导数(B′0、G′0)值计算了Al、Cu、Ta的高压熔化曲线.理论计算的Al、Cu高压熔化曲线与静、动高压实验值较为吻合,Ta的理论高压熔化曲线与动高压实验结果一致,但与静高压实验结果相差较大.     

Prediction of a superhard material of ReN4 with a high shear modulus

Using first-principles calculations, this paper systematically investigates the structural, elastic, and electronic properties of ReN 4 . The calculated positive eigenvalues of the elastic constant matrix show that the orthorhombic P bca structure of ReN 4 is elastically stable. The calculated band structure indicates that ReN 4 is metallic. Compared with the synthesized superhard material WB 4 , it finds that ReN 4 exhibits larger bulk and shear moduli as well as a smaller Poisson’s ratio. In addition, the elastic constant c 44 of ReN 4 is larger than all the known 5d transition metal nitrides and borides. This combination of properties makes it an ideal candidate for a superhard material.     

测量杨氏弹性模量的一种动态方法

建立了用动态法确定材料杨氏弹性模量的理论公式及实验方法。此方法简单，方便，对试件无损坏，且适应于不同性质的材料。     

悬丝耦合音频共振法的原理与检验

提出了悬丝耦合音频共振的实验方法,用来测定材料的杨氏模量、剪切模量和泊松比,并分析了测量误差来源,进而运用此方法测定了25号碳钢(退火)的杨氏模量和剪切模量.     

钢丝的切变模量与扭转角度关系

研究了钢丝的切变模量随其扭转角度变化而变化的情况,观察到扭转角大于某一角度时,切变模量趋于定值的规律,得出扭摆实验准确测量的方法.     

冲击压缩下铝、铜、钨的剪切模量和屈服强度与压力和温度的相关性

对铝、铜和钨在冲击压缩状态下的剪切模量和屈服强度的实验数据进行了综合分析，并与St einberg-Cochran-Guinan(SCG)模型的计算结果进行了比较，结果表明，铝在50 GPa、铜在1 00 GPa、钨在200 GPa冲击压力以内，三种材料的剪切模量和屈服强度随温度和压力的变化 趋势基本相似，即SCG模型的假设Y′_pY₀=G′_pG ₀,Y′_TY₀=G′_TG₀对这三种材料在上述冲击压力范围内近似成立，利用该模型可以较好地描述材料在冲击压缩 下的本构行为. 关键词： 剪切模量 屈服强度 压力 温度     

Effects of severe-strain-induced defects on the mechanical response of two kinds of high-angle grain boundaries

ABSTRACT

Grain boundaries of metallic materials subjected to severe plastic deformation exhibit significantly enhanced diffusivity and excess energy compared with their relaxed poly- or bi-crystalline counterparts even when the macroscopic degrees of freedom are the same in both types of grain boundaries. Boundaries of excess energy are/can be relaxed by annealing. As a first step in accounting for this experimentally observed high-energy state of general high-angle grain boundaries subjected to severe plastic deformation, a concept of localised basic shear units and the presence of localised extra free volume in these units situated in different locations in the grain boundaries, which was originally proposed to explain steady-state structural superplastic flow, is made use of. Using MD simulation, the mechanical response of these modified grain boundaries is compared with that of their relaxed state. The results are also compared with a case of a homogeneous distribution of extra free volume within the grain boundary. The localised shear units containing extra free volume introduced in the grain boundaries are found to alter their physical and mechanical features strongly, which, in turn, drastically affect, consistent with experimental results, the mechanical response of the heavily deformed material.