皮肤的力学性能概述

鉴于皮肤的力学性能对于临床和日用化妆品的重要性,人们已经对在体和离体皮肤的力学性能进行了长期的研究.本文对皮肤力学的近期发展进行了全面的回顾,总结了在体和离体实验的方法和仪器,概述了皮肤的主要力学性能,包括杨氏模量、泊松比、压缩系数、强度、韧性、初应力和初张力、热膨胀系数、约束力/层离能、摩擦系数,以及这些性能的各向异性,并以表格形式收集了现有文献中的有关数据.最后,讨论了有关皮肤力学的一些特殊领域中的未来研究方向.      

断层破碎带中的透镜体及透镜体力学效应初步研究

断层破碎带中的透镜体及透镜体力学效应研究在文献中不多见。但是许多断层尤其是扭性断层中的透镜体非常发育,这些透镜体往往控制断层破碎带的强度大小和变形破坏机理,是工程岩体中必须重视的工程地质力学问题。作者经研究认为:(1)透镜体类型多种;(2)透镜体周边一般具断层泥线或泥膜分布;(3)透镜体内具有节理裂隙系统;(4)透镜体周边可以当作结构面或软弱结构面看待;(5)透镜体本身可以作为一个复合结构体看待。在原位力学试验中也揭示了断层泥透镜体在原位剪切试验和单轴压缩试验中的若干力学行为,其表现是:(1)透镜体周边具有结构面力学效应;(2)断层泥透镜体控制着强度大小、变形破坏机理。     

三峡工程中的若干力学问题

简要介绍了三峡水利枢纽工程概况，工程建设中主要技术难点，以及几个主要工程力学问题，包括流体力学、固体力学、二相流及爆破力学等问题．结合三峡工程侧重叙述岩石（体）力学应考虑的新问题．大型岩土工程是庞大的复杂系统，岩石力学涉及众多学科．建议应用系统工程的理论和方法研究岩石（体）力学，使其在国民经济中发挥更大作用，在岩石（体）力学研究中还需针对不同的目标、任务考虑各种非线性问题．因此，岩石（体）力学应与工程问题更紧密地结合．     

零维物质体和微态物质体

在这篇文章里,R.G Muncaster的零维弹性体被推广到一般的高阶零维物质体。从非极连续介质力学理论出发,我们推出了零维物质体的所有平衡方程和热力学不等式。再从这些方程和不等式推出微态物质体的相应平衡方程和热力学不等式。这样,我们在零维物质体理论和微态物质体理论之间建立了一个类似于刚性质点力学和古典非极连续介质力学之间关系的关系。     

柔性多体系统动力学实验研究综述

介绍了国内外柔性多体系统动力学实验研究现状,分为三个方面,即理论模型验证实验、动力学特性的实验研究和其它实验.柔性多体系统动力学建模理论的发展经历了3个阶段:运动-弹性动力学(KED)方法、传统混合坐标方法和计及了动力刚化效应的各种非线性理论.关于这些理论的模型验证实验均在本文中作了重点介绍.文中还对柔性多体系统动力学性态的研究实验也作了介绍,包括系统模态特性和共振等非线性力学行为.关于机械臂控制和碰撞研究实验虽有提及,但不作为重点.随后,着重介绍了柔性体弹性振动位移的测量和阻尼因素的处理这两个在实验不可避免但又难以解决的问题,尤其是结构阻尼和大范围运动引起的空气阻力.最后指出了今后的研究方向.文中对一些较为重要的实验装置也着重予以介绍,并给出了部分实验图片及数据曲线,以给读者一个更好的理解和参考.      

力学实验与实验力学

阐述了在实验在力学发展中的作用与实验力学学科产生过程,介绍了力学中的实验与实验力学之间的区别。力学中的实验与力学问题研究紧密相连。而实验力学包括了力学中的实验,但又不局限于此,它与其它学科交叉广泛,与工程应用结合紧密,是一门技术性科学。     

生物软组织力学活体测试技术进展

本文综述了近年来有关生物软组织如皮肤、粘膜、肌腱、肌肉、神经和血管等活体状态下进行力学测试的新技术和新的试验装置，讨论了离体和活体生物力学性质之间存在差别的可能因素，以及活体生物软组织力学试验方法在临床应用中的意义。     

金川矿区露采边坡超基性岩体工程地质特性研究

超基性岩体在金川矿区露采边坡稳定性评价中占有重要地位, 它是整体边坡的支撑体。本文研究了该岩体的物质组成、赋存环境、物理力学性质、岩体结构特征等。在此基础上, 对超基性岩体质量进行了评价。     

多体系统动力学碰撞问题研究综述

对近年来多体系统碰撞动力学研究进展进行了评述,包括碰撞动力学建模理论、数值算法和实验方面的进展情况.根据各自不同假设条件将建模方法分为冲量动量法、连续碰撞力模型和基于连续介质力学的有限元方法,比较了各种建模方法在碰撞过程描述和数值性态方面的优势和局限性;对碰撞动力学实验在非接触式测量方面取得的最新进展进行了介绍,总结了实验对以上建模理论的验证研究,展示了实验研究方面的一些新发现.最后基于工程实际的需求提出多体系统碰撞动力学面临的新挑战.      

基于分子动力学-格林函数法的微凸体接触数值分析

表面接触是摩擦的先决条件,其真实接触面积、压应力大小、空间分布等一直是接触力学关注的核心问题.采用分子动力学-格林函数法(GFMD)模拟粗糙面的接触过程,验证了其在大规模接触分析中的高效及准确性,同时探讨了由微球体组成的粗糙面的接触力学特性,并分析了分子尺度下的结果和传统力学模型计算结果的差异.结果表明,单个微凸体接触结果和分子动力学-格林函数法模拟所得非常接近,误差在5%以内.数值模拟发现,在微凸体高度符合高斯分布的情况下,接触面积和接触力成线性关系;在相同接触面积下,微凸体模型得出的接触力偏高,是上限值.微凸体模型没有考虑微凸体间的相互影响,实际是高估了弹性体的刚度;实际接触过程中微凸体相互影响,微凸体对临域形变影响尤其大,使接触区域更加离散.GFMD模型可以准确计算数十亿量级别分子、原子接触过程中真实接触面积及分布,为后续摩擦、滑移等分析提供可靠的参考.     

粘接双材料界面微区内力学行为的细观实验分析

本文将显微光栅与显微测距技术结合起来，实现了物体表面位移场的细观测量。应用这一方法，本文定量地测量了高分子粘接结构界面及周围区域的变形和应变，实验发现界面两侧存在着一个影响区，在影响区内材料的力学性质发生了变化。本文在实验结果的基础上讨论和分析了这一变化并对界面的力学模型进行了讨论。     

碳纳米管的力学

在发现碳纳米管后不久,对于这些有趣结构的力学性质--包括高强度、高硬度、低密度和结构的完美性的理论预测,使人们认识到它们可能具有理想的科技应用价值.对这些预测的实验验证或个别验伪以及大量基于不同模型的计算机模拟方法,使得逾10年来对碳纳米管力学的理解日趋深入但远未达到尽头.本文回顾了理论预测,并对这种微小结构的观察和操作中经常用到的富有挑战性的实验技术进行了讨论.略述了采用的计算方法包括从头算法量子力学模拟、经典分子动力学和连续介质模型.多尺度和多物理模型的发展和模拟工具自然而然作为连接基础科学问题和工程应用的结果而出现,而这个主题仍然正在抓紧研究中.这里介绍了研究此主题的一些方法.注意力主要集中于研究力学性质的揭示方面,如杨氏模量、弯曲刚度、屈曲准则、拉伸和压缩强度.最后,讨论了利用这些性质的几个令人兴奋的应用例子,包括纳米绳束、填充的纳米管、纳米机电系统、纳米传感器和纳米管增强复合材料,引用了349篇参考文献. 图41参349     

Constitutive model for special granular structures

This work deals with novel “smart systems” that are based on granular materials. These systems consist of mechanical components, such as a beam or bar, enclosed in a tight flexible sleeve that is filled with a granular material. When air is pumped out of the sleeve, the resulting underpressure causes the compression of the granules making the system more rigid and changing its damping characteristics. This allows for quick, easy, and inexpensive control of the damping and stiffness of such a system. This paper presents the experimental results of uniaxial tensile tests of a sleeve filled with different granular materials. These results support the modeling of the mechanics of such a system with the Chaboche viscoplastic constitutive law. The experiments provide the quantitative and functional dependence of the model parameters on the underpressure, which acts as the control variable. The highly non-linear dependence of the system's fundamental mechanical properties on the underpressure is described and discussed. This basic work opens the way to applications in mechanical systems where effective control of vibrations or noise is important.     

岩体结构力学——岩体工程地质力学的新发展

本文从岩体工程地质力学角度, 研讨了岩体结构力学的意义, 地位与作用。作者就个人的认识, 将岩体结构力学的理论特点, 概括为五个方面, 即再变形和再破坏, 岩体结构的控制作用、岩体结构控制论、赋存环境以及关于岩体的多种力学介质和力学模型构成的力学体系。     

Mechanics of fish skin: A computational approach for bio-inspired flexible composites

Natural materials and structures are increasingly becoming a source of inspiration for the design novel of engineering systems. In this context, the structure of fish skin, made of an intricate arrangement of flexible plates growing out of the dermis of a majority of fish, can be of particular interest for materials such as protective layers or flexible electronics. To better understand the mechanics of these composite shells, we introduce here a general computational framework that aims at establishing a relationship between their structure and their overall mechanical response. Taking advantage of the periodicity of the scale arrangement, it is shown that a representative periodic cell can be introduced as the basic element to carry out a homogenization procedure based on the Hill-Mendel condition. The proposed procedure is applied to the specific case of the fish skin structure of the Morone saxatilis, using a computational finite element approach. Our numerical study shows that fish skin possesses a highly anisotropic response, with a softer bending stiffness in the longitudinal direction of the fish. This softer response arises from significant scale rotations during bending, which induce a stiffening of the response under large bending curvature. Interestingly, this mechanism can be suppressed or magnified by tuning the rotational stiffness of the scale-dermis attachment but is not activated in the lateral direction. These results are not only valuable to the engineering design of flexible and protective shells, but also have implications on the mechanics of fish swimming.     

纤维增强复合材料界面的力学行为

研究材料的界面和表面的力学行为与破坏机理,是当代材料科学、力学、物理学的前沿课题之一,而复合材料界面问题更有其自身的特殊性和复杂性。本文结合笔者的研究工作重点讨论了纤维复合材料界面力学的共性问题,阐述了复合材料界面的性质、复合材料界面的力学模型和理论、界面力学表征的实验研究、界面损伤破坏机理、界面对复合材料力学性能的影响等5个方面。     

铝锂合金材料的极限应变率软化特性研究

通过系列准静态与动态力学实验得到了铝锂合金材料的基本力学参数。证实了该种材料具有独特的应变率软化特性 ,并揭示了材料应变率软化效应的极限性特征 ,提出了极限应变率软化材料的概念 ,从而对突加载荷下粘塑性材料中也会出现双波结构的现象给出了合理的解释。为便于实际应用 ,还对实验得到的材料应力 应变曲线进行了拟合 ,提出了一种便于实际应用的材料本构关系的具体形式 ,即双幂次应变硬化 极限幂次应变率软化本构关系。     

Extreme mechanics

With the development of cutting-edge sciences and new technologies, we have to consider the size, the density, the hardness, the stiffness and other properties of engineering materials and structures beyond the conventional ranges, as well as their mechanical behavior in extreme environments, such as ultra-conventional temperature, speed, physical and chemical fields, and severe weather, and more effective theories and methods of mechanics are required. This paper first gives the fundamental definition and the scientific connotation of extreme mechanics, then reviews the studies of extreme mechanics from three aspects: the extreme properties, the extreme loads, and the discipline development, as well as major engineering and scientific challenges. The characteristics of extreme mechanics and major challenges in the aspects of mechanical theory,computational methods and experimental techniques are discussed. Prospectivei developments of extreme mechanics are suggested.     

关于极端力学

随着前沿科学和新技术不断发展,工程材料与结构的超常规尺度、密度、硬度、刚度等性能以及在超常规温度、速度、场强和恶劣天气等极端服役环境中的力学响应规律,需要力学提供更为有效的理论和方法. 本报告从极端力学的基本定义和科学内涵出发,结合重大工程问题和大科学问题,从极端性能、极端载荷、学科发展等三个方面系统介绍了极端力学的研究现状,并总结了极端力学的特点及其对力学理论、计算方法和实验技术的挑战,最后对极端力学未来的发展进行了展望.