扫描隧道显微镜（STM）纳米云纹法及相移技术研究

本文提出了应用扫描隧道显微镜（STM）纳米云纹法的测量面内位移的原理。测量中，扫描隧道显微镜的探针扫描线作为参考栅，物质原子昌格栅结构作为试件栅，由这两组栅线干涉形成云纹进行纳米级变形测量。同时，利用PZT控制载物台使试件沿栅线的垂直方向转动，来实现从0到2π的四步相移。文中对扫描隧道显微镜纳米云纹的形成原理和测量方法以及相移技术进行了详尽的讨论。并运用该方法对高纯定向裂解石墨（HOPG）的纳米级变形虚应变进行了测量研究。     

基于FIB的微观变形载体制作技术研究及应用

变形载体包括光栅、散斑和标记点等,是光学变形测量时的重要载体,关系到测试的成败.基于聚焦离子束(FIB)微加工平台和技术,介绍了微观变形载体的设计、制作方法、程序等要点,并且利用FIB刻蚀微型孔、槽等实现材料表面微观残余应力的测量.分析和讨论了FIB制作变形载体对原有结构的影响和由此引起的残余应力测试误差.结果表明,FIB刻蚀作为一种新型的直写微纳米加工技术,结合高倍显微镜对视场的切换,可以在关键微区准确定位,并制作变形载体和实现变形测量,尤其对残余应力的测量特别有效.     

新型高倍显微镜云纹测量技术及其应用

本文介绍了两种新型的高倍显微镜云纹测量技术，即激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）云纹法和扫描电子显微镜（SEM）云纹法。阐述了LSCM云纹和SEM云纹的形成及测量原理，同时对此两种云纹法加以对比，比较其各自的特点。此外，还对两种云纹法的应用进行探讨，针对测量物体表面变形和表征物体表面周期性结构特征这两类应用领域，分别以测量多晶铝合金板的残余变形和识别日本纹白蝶翅膀表面结构为例介绍LSCM云纹法的应用，以识别绿带翠凤蝶翅膀表面结构为例介绍了SEM云纹法的应用。实验结果证明了LSCM云纹法和SEM云纹法的可行性、灵活性及高灵敏度特性，均为高效、无损的全场测量技术，在微纳米尺度力学特性测量和表征方面有广泛的应用前景。     

新型各向异性核工业石墨断裂力学行为的实验研究和数值分析

本文分别采用激光和白光DSCM(数字散斑相关测量)方法对一种新型各向异性核工业石墨的裂纹尖端位移、应变场进行了实验研究，两种方法都取得了较好的结果。考虑核工业石墨制备过程形成的各向异性特点，本文构建了三维各向异性有限元模型，采用奇异单元，计算模拟石墨裂纹尖端的变形和应力场，通过对实验结果和有限元计算结果的比较可以发现两者具有相近的趋势。     

纳米金刚石薄膜结构相变及摩擦性能的研究

论文用第一性原理分子动力学模拟研究了纳米金刚石薄膜的结构相变和表面重构,以及金刚石薄膜(110)表面不同方向上表面形态和抛光残余的本质.研究发现,纳米金刚石的表面碳团簇通过断开(111)面的σ键,形成具有碳六元环结构的石墨碎片;内部原子sp3杂化向sp2杂化转化的发生是从(111)面上成对C原子向石墨相转化时形成π键的过程中获得了能量,驱动石墨的转变由表层向心部逐渐进行.转变过程中存在一种洋葱状富勒烯和金刚石结构共存的过渡相—Bucky-diamond,表面悬空键的消除和表层的富勒烯外壳最大限度地降低了表面能和系统总能量,Bucky-Diamond结构稳定存在.sp2杂化碳的缓冲作用对薄膜中残余应力有较大的影响.     

应用云纹干涉法测量冷挤压孔周残余应力分布

本文就冷挤压加工后紧固孔周的残余应力测量问题进行了研究。文中提出了径向切割法以释放欲求剖面的周向残余应力;采用高灵敏度的云纹干涉法测量残余应力释放后引起的附加变形;用载波错位法获得高反差的应变条纹图。     

考虑表面效应的形状记忆合金纳米梁弯曲特性研究

形状记忆合金(Shape Memory Alloys, SMAs)因其具有形状记忆效应和超弹性,在航空航天、生物医疗、微机电系统领域中得到了广泛的应用．当微结构尺度达到微纳米，表面效应对微结构力学性能的影响是十分显著的．本文基于梁弯曲变形理论以及Gurtin-Murdoch表面弹性理论，考虑拉压不对称、温度对于SMA纳米梁的影响，建立了考虑表面效应的SMA纳米梁相变力学模型．分析了弯曲载荷、温度、表面残余应力以及表面弹性模量对SMA纳米梁力学性能的影响规律．研究表明在SMA纳米梁相变阶段，忽略和考虑表面效应所得的截面应力及应变相对误差较为明显；在相同弯矩下，随温度的增加SMA纳米梁的截面应力随之增加，并且表面效应对其影响有减小趋势；表面残余应力对SMA纳米梁的影响显著．该文研究结果为SMA纳米梁在微机电领域的设计以及应用提供了一定基础与依据．     

残余应力测定的围箍压痕法模拟

本文从同工量测方法得到启发，提出了一种新型的残余应力测试方法－围箍压痕法。采用轴对称弹塑性有限元计算模拟了围箍压痕法测量结构残余应力的力学过程，得到了围箍压痕时不同残余应力程度下材料的变形，塑性区和接触应力分布。     

纳米单晶NiTi合金单程形状记忆效应的分子动力学模拟

采用基于第二近邻修正型嵌入原子势的分子动力学方法研究了纳米单晶NiTi合金的单程形状记忆效应，详细阐明了温度诱发马氏体相变和应力诱发马氏体重定向过程中纳米单晶的变形行为和微结构演化，进一步分析了加/卸载速率对NiTi合金单程形状记忆效应的影响。结果表明，NiTi纳米单晶在应力加载过程中发生马氏体重定向，卸载后存在残余应变；当加热到奥氏体转变结束温度以上时，马氏体逆相变为奥氏体相，残余应变逐渐减小，但未完全回复；随着应力加载速率的增加，重定向临界应力和模量逐渐增加；再次降温过程中不同加载速率下的原子结构演化各不相同。     

新型高倍显微镜云纹测量技术及其应用

本文介绍了两种新型的高倍显微镜云纹测量技术,即激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)云纹法和扫描电子显微镜(SEM)云纹法.阐述了LSCM云纹和SEM云纹的形成及测量原理,同时对此两种云纹法加以对比,比较其各自的特点.此外,还对两种云纹法的应用进行探讨,针对测量物体表面变形和表征物体表面周期性结构特征这两类应用领域,分别以测量多晶铝合金板的残余变形和识别日本纹白蝶翅膀表面结构为例介绍LSCM云纹法的应用,以识别绿带翠凤蝶翅膀表面结构为例介绍了SEM云纹法的应用.实验结果证明了LSCM云纹法和SEM云纹法的可行性、灵活性及高灵敏度特性,均为高效、无损的全场测量技术,在微纳米尺度力学特性测量和表征方面有广泛的应用前景.     

扭摆内耗仪的发明和内耗研究的开拓与发展

本文对笔者关于滞弹性内耗研究的早期工作（１９４５一１９４９年于芝加哥）作了历史回顾。概述用滞弹性测量方法研究了金属中晶粒间界和滑移带的力学性质,并为此目的而创制了扭摆内耗仪和转动线圈的扭转装置,从而可以用同一试样测定内耗、动态模量亏损,在恒应力下的蠕变和在恒应变下的应力弛豫。首次观测到晶粒间界内耗峰（作为温度的函数）,测出了晶界弛豫的激活能,提出了大角晶界的＂无序原子群＂模型;在部分再结晶的冷加工金属试样中观测到与滑移带弛豫有关的内耗峰,在冷加工并经过部分退火的含铜的铝中发现了反常内耗峰（作为温度和应变振幅的函数）。最后指出,近年来在晶界弛豫和位错弛豫的研究中发现了大量非线性滞弹性现象,基本上奠定了非线性滞弹性理论的实验基础,标志着非线性滞弹性这一新学科领域的开端。      

一种微管中启动压力梯度测量方法

为了更加准确地测量低渗透多孔介质中液体流动的启动压力梯度,本文设计了一种在微管中测量启动压力梯度的方法:将静态法和稳态流动实验相结合,研究微管内的去离子水从静态到流动状态整体的压力反应. 实验结果表明:由稳态流动实验得到微管启动压力梯度,是静态法所得启动压力梯度值的14.5倍,说明在以往通过动态实验值所推得启动压力梯度数值过大. 这可以解释为在油藏工程中,实验室测得的启动压力梯度往往过大,无法向现场推广的原因. 研究表明:可以将该方法用于低渗透岩心的启动压力梯度测量实验中,更加准确的获得低渗透油藏的启动压力梯度值. 本文的研究不仅证明了微米尺度下启动压力梯度的存在,而且给出了更加准确测量启动压力梯度的方法.     

氢氧混合物爆燃转变为爆轰的时间测量

本文用自制的红外探测仪,测量了氢氧混合物在爆炸激波管中经电火花点火后,由爆燃转变为爆轰(DDT)的时间。为研究可燃物的爆炸特性提供了一种简易的测量方法。     

基于激光扫描法布里——珀罗干涉原理的压电常数测试系统

提出了由扫描法布里--珀罗干涉法测量微小形变的方法, 设计了 一种基于激光扫描法布里--珀罗干涉原理的压电常数$d_{31}$测试 系统. 文中给出了测量原理、测量装置及陶瓷样本的测量结果,并与用IEEE标准测量方 法的测量结果进行了对比,测试结果表明两者相差很小.     

热振联合环境试验技术研究

针对工作在高温叠加振动环境中的飞行器结构进行热振联合环境试验的需要,研究了一种基于激光测量的非接触式热振联合环境试验技术,并基于该技术搭建了一套热振联合环境试验系统对某试验件进行试验,该系统包括振动试验系统和加热试验系统两个独立并行的子系统。试验结果表明,基于非接触式热振联合环境试验技术的热振联合环境试验系统在提供试验件所需振动环境的同时,可以精确地模拟试验件实际使用中的加热过程,具有较好的实用价值。     

MOLECULAR DYNAMICS SIMULATION OF INTERFACIAL DEFECTS WITH MODIFIED POTENTIAL BASED ON THE FIRST-PRINCIPLE

The interfacial molecular structure of materials with different lattice constants is simulated by using the method of molecular dynamics （MD）. Potential of modified analytical embedded atom method （MAEAM） is used for nominterfacial atoms. To simulate the state of interracial atoms, further modifications are applied to the MAEAM potential based on the first- principle simulation results. It is concluded that a small change of potential may greatly influence the interfacial molecular structure. Void and diffusions can be observed in the simulation results. It is also found that the pre-existed dot defects before bonding can decrease the number of interfacial defects greatly, thereby, can increase the strength of the interface.     

数字图象处理技术在碎片杀伤战斗部试验诊断中的应用

本文提出的数字图象处理技术,可用于测量爆炸金属碎片的质量和碎片质心的空间位置。它采用的原始图象由闪光X光照相获得。初步实验结果表明,这项技术是可行的。     

MEASUREMENT OF ADHESION FORCES IN AIR WITH THE VIBRATION METHOD

The vibration method represents a practical method for the measurement of adhesion forces and adhesion force distributions. This method causes sinusoidally altemating stresses and yields detachment and contact forces between particles and substrate of the same order of magnitude. Alternating contact forces of the vibration method can cause an adhesion force intensification through flattening of asperities. The measuring principle of the vibration method and the analysis of experimental results are described in the article. Normal adhesion forces (pull-off forces) are measured using the vibration method and the colloidal probe technique. The results of both methods show good agreement for small particle sizes. The influence of the detachment force direction is shown by comparing tangential and normal adhesion forces measured using particle reentrainment in a turbulent air flow and the vibration method, respectively. The surface roughness of the substrate and the relative humidity are shown to significantly influence the measured adhesion forces. For the calculation of the adhesion forces, an approach by Rabinovich was combined with approximations of plastic micro asperity flattening. The Rabinovich approach accounts for roughness effects on the van der Waals force by incorporating the rms roughness of the interacting surfaces. rms-values of the particles and substrates were measured with atomic force microscopy at different scanning areas.     

On the optimal form of a signal in Fourier Transform Mechanical Spectroscopy

The analysis of the Fourier Transform Mechanical Spectroscopy (FTMS) method in application to measuring viscoelastic properties of a material in a linear viscoelastic domain shows that sensitivity of the method at higher harmonics strongly depends on the form of the input signal. Then the problem of the choice of the optimal signal is discussed. It is shown that the function f(t)=(sint)/t provides the best form of the input signal basing on the requirement to hold equal amplitudes of all higher harmonics. The comparison of data obtained by the FTMS method and viscoelastic properties measured in harmonic oscillations demonstrates that both methods give adequate results.The application of the FTMS method with the input signal of the optimal form for measuring linear viscoelastic properties of a material saves time of an experiment (up to 3–4 times) and might be specially interesting for analysis of unstable (rheokinetic) materials, in particular, curing oligomers, because the time evolution of different relaxation modes can proceed in different manner.     

挖掘机工作载荷谱识别方法研究

为了快速准确地识别挖掘机等工程机械的工作载荷谱，基于时域内动应变响应与载荷的关系，提出一种新的工作载荷谱识别方法．首先，采集工作中的挖掘机结构上若干测点工作应变谱；其次建立有限元模型，通过有限元方法计算挖掘机在各种可能外载的单位载荷下的应变；最后，建立实测响应与数值模拟测点单位应变之间的关系，通过时间迭代求解结构响应与载荷间关系的线性方程组得到工作载荷谱．为说明方法的实用性和有效性，通过在结构上选择的7个基底测点的假设应变谱和数值模拟单位应变，获得挖掘机样机的工作载荷谱．文章最后讨论了在本文所提方法基础之上求解结构关键位置疲劳应力的方法．