天然蛇纹石粉体润滑油添加剂的自修复性能及自修复层形成机理研究

采用RFT-III型往复摩擦磨损试验机(盘-块接触方式)考察了油酸表面修饰天然蛇纹石粉体润滑油添加剂对钢-钢摩擦副的自修复性能;采用显微硬度计测定了试块磨损表面硬度,采用扫描电镜、能谱仪、X射线光电子能谱仪分析了试块磨损表面和截面的形貌、组成、典型元素的化学状态,探讨了天然蛇纹石粉体的自修复机理.结果表明:油酸表面修饰天然蛇纹石粉体作为润滑油添加剂可显著减小钢-钢摩擦副的摩擦系数和磨损率.这是由于其可经由摩擦化学作用而在磨损表面生成具有良好减摩抗磨性能的自修复层所致.自修复层由不同粒径的纳米颗粒密堆积而成,主要成份为Fe₂O₃和非晶石墨,并含有少量Fe、有机物碎片、含硅有机化合物、SiO₂等.     

K0≠1时的地基临塑载荷和临界载荷近似计算公式

地基弹塑性承载力p_cr、p_1/4的公式在推导过程中,为方便求解,一般假设地基土体的静止土压力系数K₀=1,即把自重应力场看成是静水应力。这一假定实际上人为地增加了地基土的侧向压力,使土体处于加密状态,从而过高地估计了地基承载力。考虑K₀≠1的前提下,由地基土中一点的应力状态,根据莫尔-库伦破坏准则,得到该点的临塑、临界荷载的近似公式。该公式修正了一些学者在K₀≠1时推导地基弹塑性承载力公式过程中的缺陷,也弥补了现有公式的局限性,得到了土体抗剪强度参数c、φ在不同的K₀下对地基临界载荷p_1/4的影响,给出了该近似公式的适用条件。     

内置胶囊混凝土的裂缝自愈合行为分析和试验

研究了一种具有裂缝自愈合行为的内置胶囊混凝土．首先,建立了描述修复胶囊在混凝土中的分布和取向函数;然后,根据混凝土的破坏机理,确定了修复胶囊的破坏应力;第三,通过实验分析了修复胶囊的几何参数和体积率对混凝土性能的影响,得到了几何参数和体积率的最佳取值范围;第四,利用ANSYS对修复胶囊进行了有限元分析,确定了其合理的壁厚,为修复胶囊材料的选择提供了一种研究方法;最后,进行了内置胶囊混凝土试验,取得了一定的自愈合效果。     

双向荷载条件下八边形蜂窝结构因胞壁缺失所致应力集中分析

因胞壁缺失引起的应力集中现象是蜂窝结构在增材制造过程中亟待解决的问题，通过将胞壁缺失所致的缺陷等效成椭圆，基于复变函数方法得到了预测拉伸应力的解析公式和预测弯矩应力的分析方法，进而得到八边形蜂窝结构在双向荷载条件下缺失单行和多行胞壁产生的应力组合值。与数值模拟结果的对比分析验证了所提理论解析公式的有效性；同时得出距离缺陷最近胞壁上的拉伸应力解析解与数值解吻合良好，弯矩应力数值解与胞壁上的应力梯度呈明显的线性关系。与规则六边形蜂窝在多行缺陷条件下的应力集中程度进行对比，得出八边形蜂窝结构在荷载系数 和 时应力集中程度小于规则六边形蜂窝结构，从而为蜂窝结构增材制造设计提供理论指导。     

基于数值延拓方法的自振荡凝胶周期调控

自振荡凝胶是一类由自振荡反应驱动的高分子形变聚合物,其无需外界刺激就会自发地形成周期性的形变,广泛运用于仿生蠕动机器人的研究。自振荡凝胶的化学-力学耦合关系一直是研究的重点,本文基于Ru(bpy)₃催化IPAAm(N-isopropylacrylamide)高分子凝胶的力学特征及BZ(Belousov-Zhabotinsky)反应的三维Oregonator模型构造自振荡凝胶的化学-力学耦合动态模型,并构建数值延拓算法分析自振荡凝胶周期性随反应参数和力学参数变化情况。通过本文构建的微分-代数方程组数值延拓方法,可以有效求解自振荡凝胶的极限环,为自振荡凝胶周期调控提供设计基础。     

γ-TiAl合金激光熔覆高温自润滑耐磨复合材料涂层研究

以NiCr-Cr₃C₂-40%CaF₂(wt.%)复合合金粉末为原料,采用Nd:YAG激光熔覆技术,在γ-TiAl合金基体表面成功制备出了高温自润滑耐磨复合材料涂层,在复合粉体准备时,采用Ni-P化学镀包覆原始CaF₂颗粒,以减少其在激光熔覆过程中的分解?蒸发和上浮.采用XRD?SEM和EDS等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析,并测试了TiAl合金及所制备的复合材料涂层的室温滑动磨损性能.结果表明:该复合材料涂层由初生发达树枝状TiC和次生块状Al ₄C₃碳化物增强相以及细小弥散分布的CaF₂润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi(γ)基体中,其平均显微硬度是基体TiAl合金的2倍以上. CaF₂颗粒由于采用Ni-P化学镀包覆而大部分得以保留,并且增强了其与NiCrAlTi(γ)金属基体的相容性,使得该复合材料涂层具有良好的自润滑和耐磨效果     

基于COMSOL的脆性材料相场断裂模型

相场法通过一系列微分方程描述材料断裂过程,避免了繁琐的裂纹面追踪,在模拟裂纹的萌生、扩展和分叉等方面具有优势。介绍了基于相场法的脆性材料断裂模型,给出了脆性材料断裂问题相场法控制方程的推导过程,提出了基于分步迭代法在COMSOL中实现脆性材料相场断裂模型的方法。再现了脆性材料单元模型和单边缺口平板受拉及受剪作用下的开裂过程,模拟的裂纹扩展路径与已有文献的结果相近,验证了程序的合理性。针对脆性材料相场断裂模型包含的诸多参数,采用Morris法对影响荷载-位移关系的脆性材料断裂模型参数进行了全局敏感性分析,结果表明,杨氏模量(E)、临界能量释放率(G_c)和位移增量(Δu_x)是影响模型荷载-位移关系输出结果的主要参数。基于COMSOL实现的相场断裂模型能够有效模拟脆性材料的裂纹萌生和扩展断裂过程,模型参数E,G_c和Δu_x对材料断裂性能的提升或模型参数反演效率的提高具有重要影响。     

海南岛清澜-八门湾潟湖潮汐水动力的模拟研究

基于DELFT3D模型研究了清澜-八门湾潟湖的水位分布和潮汐波内部结构，以及由于人类开垦引起的海岸线变化（以1962年、1985年和2008年为例）对潟湖水动力特性的影响。结果表明，清澜-八门湾潟湖潮汐是由多种分潮耦合而成的复杂驻波，其中K₁，O₁，M₂，S₂和M₄分潮的影响最大。由湾外向湾内传输，由于湾内红树林和浅滩引起的底部损耗增加，M₂，S₂，K₁和O₁分潮幅值减弱；M₄分潮幅值增强，表现出明显的浅水增幅效应；M₂和S₂分潮相位在文教河和文昌江领域表现出明显的干湿效应。不同年代海岸线的研究表明，1985年和2008年间，人类复垦导致潟湖及其潮汐汊道附近的红树林和滩涂区域严重破坏，海岸线缩减，引发了水位降低、纳潮量减少和潟湖潮汐汊道底摩擦弱化，从而削弱了干湿、潮呛和浅水效应。后果提示持续的人类复垦活动将会引发清澜-八门湾潮汐水动力环境的进一步恶化，可能导致未来发生更大的自然灾害。     

微弧氧化陶瓷层对AZ31合金板料渐进成形的影响

利用数控试验机床(CNC)和微弧氧化处理技术,对AZ31镁合金板材热渐进成形和多孔陶瓷层润滑机理进行了研究.结果表明:镁合金表面微弧氧化多孔陶瓷层吸附固体二硫化钼颗粒,形成多孔陶瓷-二硫化钼润滑膜.在摩擦初始阶段,多孔陶瓷固体MoS ₂润滑膜的室温摩擦系数约为0.08,满足镁合金板材热渐进成形润滑和减摩条件.多孔陶瓷层为固体Mo S ₂润滑剂提供了良好润滑平台,加工件内表面光滑,且没有任何缺陷.由于陶瓷层孔中吸附大量固体Mo S ₂粉末,所研究的润滑陶瓷层在渐进成形中具有自润滑作用.与无微弧氧化处理相比,多孔陶瓷润滑层具有更好的润滑效果.     

不同湿化状态下压实红黏土的压缩特征

为模拟路基土体在不同湿度状态下的压缩特征,以湖南长沙－韶山－娄底高速公路的红黏土路基填料为研究对象,开展吸水自由膨胀、吸水限制膨胀和不浸水等三种湿化状态下的压缩实验研究。本文根据实际应力与固结屈服应力的关系提出确定土体压缩系数的改进方法,并与目前规范中推荐的压缩系数(a_1-2)进行了比较,验证了改进方法更加合理。然后,对比分析不同湿化状态下的压缩指标。结果表明：吸湿后的土体压缩性均大于不浸水土的压缩性;但浸水吸湿限制膨胀和浸水吸湿自由膨胀后再压缩,前者的压缩性要大于后者的压缩性。最后,从孔隙结构的细观角度探讨了固结应力对土体孔隙结构的作用模式,发现固结作用主要影响孔径d>10μm范围内的孔隙分布。     

一种基于直接计算高阶奇异积分的断裂力学双边界积分方程分析法

相对于有限元法,边界单元法在求解断裂问题上有着独特的优势,现有的边界单元法中主要有子区域法和双边界积分方程法.采用一种改进的双边界积分方程法求解二维、三维断裂问题的应力强度因子,对非裂纹边界采用传统的位移边界积分方程,只需对裂纹面中的一面采用面力边界积分方程,并以裂纹间断位移为未知量直接用于计算应力强度因子.采用一种高阶奇异积分的直接法计算面力边界积分方程中的超强奇异积分;对于裂纹尖端单元,提供了三种不同形式的间断位移插值函数,采用两点公式计算应力强度因子.给出了多个具体的算例,与现存的精确解或参考解对比,可得到高精度的计算结果.      

汶川地震诱发文家沟巨型滑坡 碎屑流基本特征及成因机制初步分析

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2008年5月12日,汶川M80地震在四川省绵竹市清平乡文家沟内诱发一巨型滑坡。通过现场调查得知,滑坡前后缘高差455m,厚度20～30m,滑面为基岩层面,初始方量2750×107m3。滑体在运动中转化为碎屑流。滑坡-碎屑流总的水平运动距离为4022m,垂直运动距离为1443m,遗留的堆积物体积达5×107m3。滑坡距映秀—北川断裂仅36km,位于其下盘,地震烈度达XI度。滑坡导致文家沟中48人遇害,并形成一条完整的地震次生地质灾害链。初步分析表明滑坡启动速度快,滑坡向碎屑流转化过程明显、地点明确。碎屑流运动过程复杂,伴有强烈的“气垫效应”和“前缘气浪冲击效应”。作者认为,文家沟滑坡的高启动速度是长持时强烈地震动作用的结果,与山体的猛烈碰撞是导致滑体解体并转化为碎屑流的原因。     

Preface: Orbits around asteroid

One of the core issues in modern celestial mechanics is the orbital dynamics in the near-regime gravitational field of as- teroids, which provides deep insights into the mathematical nature of a class of nonlinear systems, and plays as a critical basis for in situ explorations of different science goals. Lots of efforts have been made to reveal the characteristics of orbital motion in the vicinity of asteroids, and to improve the skills of asteroid research in methodology.     

Effet de l'anisotropie élastique cristalline sur la distribution des facteurs de Schmid à la surface des polycristauxInfluence of crystalline elasticity anisotropy on Schmid factor distribution at the free surface of polycrystals

Experimental studies of the plasticity mechanisms of polycrystals are usually based on the Schmid factor distribution supposing crystalline elasticity isotropy. A numerical evaluation of the effect of crystalline elasticity anisotropy on the apparent Schmid factor distribution at the free surface of polycrystals is presented. Cubic elasticity is considered. Order II stresses (averaged on all grains with the same crystallographic orientation) as well as variations between averages computed on grains with the same crystallographic orientation but with different neighbour grains are computed. The Finite Element Method is used. Commonly studied metals presenting an increasing anisotropy degree are considered (aluminium, nickel, austenite, copper). Concerning order II stresses in strongly anisotropic metals, the apparent Schmid factor distribution is drifted towards small Schmid factor values (the maximum Schmid factor is equal to 0.43 instead of 0.5) and the slip activation order between characteristic orientations of the crystallographic standard triangle is modified. The computed square deviations of the stresses averaged on grains with the same crystallographic orientation but with different neighbour grains are a bit higher than the second order ones (inter-orientation scatter). Our numerical evaluations agree quantitatively with several observations and measures of the literature concerning stress and strain distribution in copper and austenite polycrystals submitted to low amplitude loadings. Hopefully, the given apparent Schmid factor distributions could help to better understand the observations of the plasticity mechanisms taking place at the free surface of polycrystals. To cite this article: M. Sauzay, C. R. Mecanique 334 (2006).     

Nonlinear behavior of matrix-inclusion composites under high confining pressure: application to concrete and mortar

This paper is devoted to a micromechanics-based simulation of the response of concrete to hydrostatic and oedometric compressions. Concrete is described as a composite made up of a cement matrix in which rigid inclusions are embedded. The focus is put on the role of the interface between matrix and inclusion which represent the interfacial transition zone (ITZ). A plastic behavior is considered for both the matrix and the interfaces. The effective response of the composite is derived from the modified secant method adapted to the situation of imperfect interfaces. To cite this article: T.H. Le et al., C. R. Mecanique 336 (2008).     

Dynamics and Breakup of Viscoelastic Liquids (A Review)

The phenomena of hydrodynamic breakup of liquid jets, drops, films, bridges, and filaments are reviewed for liquids with viscoelastic properties. The reasons for breakup are capillary instabilities, collisions with rigid obstacles, and other forms of dynamic action. The relationship between the properties of the liquids and the features of the breakup process is discussed.     

Flow stability analysis and excitation using pulsating jets

Classical flow stability applied to transition from laminar to turbulent flow may also describe the behavior of vorticity fluctuations created by a pulsating jet placed along a solid boundary. A numerical laminar flow experiment involving a pulsating jet placed along the surface of a duct with flow separation downstream, resulted in eliminating most part of the separated flow region. Applying the same approach to a turbulent flow, it was possible to develop a turbulent stability flow formulation and apply successfully turbulent pulsating jet flow separation control. To cite this article: D. Skamnakis, K. Papailiou, C. R. Mecanique 333 (2005).