3D打印贝壳仿生复合材料的拉伸力学行为

采用硬质和软质双组分材料,通过调控两种基体材料的装配夹角,采用光固化3D打印技术制备了不同装配方式的仿贝壳珍珠层复合材料,开展了准静态拉伸实验,结合扫描电镜观察,分析了其拉伸力学性能、断裂及能量耗散机理。研究结果表明,保持胞元边长不变,随着面内装配角度增加,仿贝壳珍珠层复合材料的强度呈线性增加趋势,断裂应变呈线性减小的趋势;随着面外装配角度增大,断裂应变呈线性减小趋势,而强度在面外装配角小于45°时呈增强趋势,超过45°时趋于稳定;面外装配角度为45°时,材料的强度达到最大值。试样在断裂前主要通过硬质材料的拔出、软/硬相界面处微裂纹的生成及微裂纹在扩展过程中的合并和偏转等方式耗散能量。     

基于物理中面FGM板屈曲的有限元分析

基于物理中面的概念，根据最小势能原理推导了功能梯度材料FGM薄板屈曲的有限元控制方程，求得临界荷载的有限元解。利用FGM板的屈曲方程与参考均匀板的屈曲方程之间的相似性，建立了FGM板的临界荷载与参考均匀板的临界荷载之间的相似转换关系式，从而将FGM板临界荷载的计算转变为参考均匀板的临界荷载和材料不均匀系数的计算，极大地提高了计算效率，为FGM的推广起积极的推动作用。通过数值算例，将由有限元法和转换关系式得到的临界荷载进行了比较，并讨论了边界条件、荷载工况、材料组成和几何尺寸等对FGM板临界荷载的影响。     

水分子在氢化锂表面的吸附行为

运用理论分析方法计算研究了水分子在氢化锂表面的吸附行为,分析了氢化锂表面改性对其疏水性能的影响。结果表明,在LiH-111面和LiH-100面上构建槽结构、柱状结构后,水分子在其上的吸附力比完整表面更强,说明表面微结构的引入的确改变了势能分布。壁相交处存在势能叠加,加强了吸附水分子的能力,但是没有引起表面的亲水性能变化。水分子可以稳定的吸附在完美的LiH(001)表面,其解离能垒仅为0.386 eV,这一解离反应在室温下完全可以进行。水分子极易在具有结构缺陷的LiH表面解离,这是LiH在一定湿度的空气和水环境中极易分解的根本原因。     

功能梯度球形水凝胶的化学力学耦合分析

作为一种新型智能材料,水凝胶具有特殊的化学力学耦合性能.采用功能梯度形式可使得水凝胶具有更好的适应性和可调控性.本研究中假设交联密度沿径向按幂函数规律变化,并基于水凝胶的大变形多场耦合一般理论,采用Flory-Huggins自由能函数,建立了功能梯度球形水凝胶在球对称情形的控制方程,并开展了功能梯度球形水凝胶在给定内压和化学势情行的非均匀大变形溶胀行为的理论研究.计算结果表明,不同梯度指数的球形水凝胶的内压、内孔半径曲线和内压、内表面径向伸长率曲线均呈现出一段稳定区间和另一段不稳定区间,说明内压超出某临界值会发生失稳并导致水凝胶的最终破坏.内压的临界值随梯度指数的增大而增大.研究表明,功能梯度球形水凝胶的材料参数(梯度指数、亲疏水特性、交联密度和溶剂分子的体积)和环境化学势对水凝胶溶胀行为具有重要的影响.在给定内表面压力的情况下,功能梯度球形水凝胶内表面的径向位移随梯度指数的改变接近为线性变化,而随其他参数的影响都呈现出明显的非线性.本研究有助于实现水凝胶智能结构和器件在复杂条件下的精准调控.}      

水润滑环境下聚合物PLL-g-PEG的宏观摩擦学性能的研究

将聚(L-赖氨酸)-g-聚(乙二醇)(以下简称PLL-g-PEG)溶解在HEPES水溶液中时，通过球-3板式摩擦试验机研究了添加聚合物PLL-g-PEG对摩擦磨损性能的影响；利用光干涉法在球-盘式纳米薄膜测量装置上初步研究了水基润滑环境下PLL-g-PEG对成膜特性的影响. 结果表明:PLL-g-PEG可降低摩擦并减小磨损，主要归因于表面接枝PLL-g-PEG后形成的一层“刷”状的水化层(Hydration)起到了良好润滑作用，且摩擦性能的改善程度主要受接触应力、卷吸速度和摩擦表面基底材料的影响. 试验过程中发现了水基润滑条件下，PLL-g-PEG聚合物刷在摩擦过程中不断遭到破坏，与此同时又快速吸附到摩擦表面上而进行“自我治愈”的行为，故而有效改善了润滑效果. 光干涉的测量结果表明:添加PLL-g-PEG后，在接枝聚合物刷的球和玻璃盘的接触面间形成了一层由聚合物刷促成的且具有一定承载能力的水化层，这层水膜保护层虽然非常薄，却可以在卷吸速度为1~64 mm/s时有效分离上下接触面从而达到良好的润滑效果. 该研究工作将为深入理解水基润滑的成膜特性及机理提供必要的支持.      

Fatigue damage behavior of a surface-mount electronic package under different cyclic applied loads

This paper studies and compares the effects of pull-pull and 3-point bending cyclic loadings on the mechanical fa- tigue damage behaviors of a solder joint in a surface-mount electronic package. The comparisons are based on experimental investigations using scanning electron microscopy （SEM） in-situ technology and nonlinear finite element modeling, respec- tively. The compared results indicate that there are different threshold levels of plastic strain for the initial damage of solder joints under two cyclic applied loads; meanwhile, fatigue crack initiation occurs at different locations, and the accumulation of equivalent plastic strain determines the trend and direction of fatigue crack propagation. In addition, simulation results of the fatigue damage process of solder joints considering a constitutive model of damage initiation criteria for ductile materials and damage evolution based on accumulating inelastic hysteresis energy are identical to the experimental results. The actual fatigue life of the solder joint is almost the same and demonstrates that the FE modeling used in this study can provide an accurate prediction of solder joint fatigue failure.     

Existence of heteroclinic orbits in a novel three-order dynamical system

In this paper,we design a novel three-order autonomous system.Numerical simulations reveal the complex chaotic behaviors of the system.By applying the undetermined coefficient method,we find a heteroclinic orbit in the system.As a result,the Si’lnikov criterion along with some other given conditions guarantees that the system has both Smale horseshoes and chaos of horseshoe type.     

缆机起重作业驾驶员的操作行为可靠性研究

缆机是大坝浇筑过程中的主要运输设备之一,缆机驾驶员操作水平直接关系缆机起重作业安全.为有效提高缆机起重作业驾驶员操作行为可靠性,预防起重作业安全事故,针对缆机起重作业周期性多维运动的特点,分解驾驶员操作流程;剖析操作行为失误,建立驾驶员行为模式;从时间角度量化操作流程,计算缆机驾驶员操作行为响应失误概率;构建操作行为可靠性分析模型,定量表达操作行为可靠性,分析人因失误对缆机起重作业安全事故的影响.结果表明,吊具与吊罐对接、混凝土卸料等作业过程的缆机驾驶员操作行为可靠性低,需加强安全培训,严格考核制度,从根本上提高缆机驾驶员操作行为的可靠性,以期提升缆机生产效率,实现预防安全事故的目标.