纳米云纹法条纹倍增技术研究

提出了一种纳米云纹法的条纹倍增技术，可用于单晶材料纳米级变形测量.在测量中，单晶材料的晶格结构由透射电镜（TEM）采集并记录在感光胶片上作为试件栅，几何光栅作为参考栅.对纳米云纹条纹的形成原理，透射电镜放大倍数与试件栅的频率关系，条纹倍增技术，位移、应变测量方法等进行了详细讨论.该方法不仅能够测量连续力学参量，如应变和位移，而且能够表征纳观非连续参量，如位错、夹杂.     

虚拟云纹实验方法及应用

研究了虚拟云纹实验的原理．特点是应用数字参考栅和数字试件栅干涉形成数字云纹．讨论了相移技术在数字云纹中的应用，并通过人机交互界面程序的编制，将光栅完全数字化模拟，输入力学参数即可直观地演示云纹图形，并按照相移原理做出相应的实验数据自动处理，由云纹图形计算应变场．     

力电耦合载荷作用下铁电陶瓷破坏行为的云纹干涉方法研究

本文介绍了如何用云纹干涉法实时地观察铁电陶瓷在力载荷和电载荷共同作用下裂尖的破坏行为．测量了三点弯试验中由电场和应力集中导致的裂尖的变形场．对变形的云纹图分析表明：当极化方向与裂纹扩展方向一致，且都与电场方向垂直，裂尖附近的正应变随电场的增加而增加，应变集中现象比较突出，电场促进和加速了裂纹的扩展．     

激光冲击喷丸与激光辐照LY12铝合金材料拉伸力学行为的实验研究

为了研究激光冲击喷丸与激光辐照处理后LY12铝合金材料的微尺度变形特点和失效机理,对经过不同激光功率密度处理后的LY12铝合金材料,在扫描电镜下进行了原位拉伸力学行为和失效机理研究。在扫描电子显微镜（SEM）下,得到各组试件的拉伸载荷曲线和不同载荷下的微观区域图像,并利用数字图像相关技术进行不同载荷下的微观区域全场变形分析,并对拉伸断口形貌也进行了分析。研究表明：激光处理的功率大小对LY12铝合金拉伸最大载荷有明显的影响,激光处理的交界处有较强的应变集中。     

三维电子束云纹法

三维电子束(3D电子束)云纹法是一种微尺度三维变形测量方法。该方法通过在试件表面制作高密度光栅,结合双目视觉立体成像技术,在SEM中形成两个角度的电子束云纹图,即可分析获得三维变形信息。考虑到离面变形与面内变形计算时的相互耦合关系,本文对现有的3D电子束云纹法进行了进一步发展,系统推导了3D电子束云纹法的通用理论公式。利用变形前后不同角度拍摄的电子束云纹图,可分别迭代计算出面内变形、离面变形和形貌等信息。对全息光栅鼓泡变形的验证实验证明了本文发展的3D电子束云纹法理论的正确性。     

压电材料V型切口端部电弹性场研究

通过广义Hellinger-Reissner变分原理导出了一个环绕V型切口端部邻域的超级奇异单元,并将其与全域压电杂交元结合,建立了一种新型数值求解压电材料切口端部奇异电弹性场的杂交元模型.为了验证该模型的有效性,以含V型切口的三点弯曲试件为例,首先用杂交元数值模型计算了切口端部的广义应力强度因子及其延长向上的应变分布,然后与用云纹干涉实验法测定的相应实验结果相比较,比较结果表明:两者吻合良好.     

高分辨显微镜纳米云纹方法的发展与应用

介绍了近年来发展的纳米云纹法及其新的应用。这些方法是基于原子力显微镜、扫描隧道显微镜和透射电子显微镜的原理提出来的。纳米云纹法能够对物体的微/纳观变形提供定量的分析。详述了这些方法的测量原理和实验技术,并进行了新的应用研究。实验结果论证了这些方法的可行性,并证实了这些方法具有纳米级的位移测量灵敏度。     

电子显微镜散斑照相技术

提出了一种新颖的人工亚微米/纳米散斑制作技术.采用超声波分散亚微米/纳米颗粒,然后利用范德华力、静电力和毛细力将其吸附在试件表面.在特定分辨率的扫描电镜下,物体表面的亚微米/纳米颗粒可以看作是亚微米/纳米散斑.此外,发展了一种测量面内亚微米/纳米级变形的电子显微镜散斑照相技术.详细介绍了人工制作亚微米/纳米散斑和电子显微镜散斑照相技术,实验验证了技术的可行性     

解读短道速滑运动员大幅度倾斜身体过弯的力学原理

短道速滑运动员在弯道高速滑行过程中需保持身体大幅度倾斜,这一现象背后蕴含着经典的力学原理,是力学教学与实践中极为有价值的案例。本文通过对短道速滑运动员高速过弯时的运动学描述以及动力学分析来对短道速滑运动员大幅度倾斜身体过弯的力学原理进行解释。通过牛顿第一、第二定律以及实验观测来获得质点做匀速圆周运动时向心加速度的计算公式。借助动力学理论中的达朗贝尔原理在与运动员随动的非惯性系统中引入惯性力,通过力系平衡分析来探究运动员过弯时大幅度倾斜身体的必要性,并给出运动员过弯时身体倾角的计算公式,借助模拟赛道实验来验证相关的分析结论。通过讨论短道速滑运动员在比赛中根据既定战术和现场比赛情况随时变化的线速度以及内外赛道的切换需要来分析运动员在过弯时的各类运动学参数的变化,给出影响运动员高速过弯的关键因素。     

Study on fracture behavior of ferroelectric ceramics under combined electromechanical loading by using a moiré interferometry technique

This paper discusses an in situ observation of fracture behavior around a crack tip in ferroelectric ceramics under combined electromechanical loading by use of a moiré interferometry technique. The deformation field induced by the electric field and the stress concentration near the crack tip in three-points bending experiments was measured. By analysis of the moiré images it is found that under a constant mechanical load, the electric field almost has no effect on the crack extension in the case that the directions of the poling, electric field and crack extension are perpendicular to each other. When the poling direction is parallel to the crack extension direction and perpendicular to the electric field, the strain decreases faster than that calculated by FEM with and without electrical loading as one goes away from the crack tip. In addition, as the electric field intensity increases, the strain near the crack tip increases, and the strain concentration becomes more significant. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10132010, 10025209, 10232023)