基于光学和扫描显微平台的微尺度实验力学检测技术和装置研究

本文基于光学和扫描显微平台,介绍了本研究组在微尺度实验力学检测技术和设备方面的最新研究成果。在检测技术方面涉及显微散斑干涉技术、微标记阵列检测技术、晶粒变形分析技术、光学探针动静态变形分析技术;在检测系统和装置方面介绍了新近开发的双视场薄膜检测系统、散斑微干涉系统、微标记检测平台、AFM和SEM单轴拉伸装置、三维微定位与加载系统、微力传感器及其标定装置、微动平台驱动装置等。探讨了微尺度实验力学检测中的问题和新的检测技术,给出了一些典型的应用和相关装置。     

单轴条件下砂岩三维破裂过程的CT观测

岩石破裂过程研究一直是岩石力学专家关注的重要问题。本文采用特制的三轴压力仪与医用西门子SOMATOM -plusCT扫描仪结合 ,对砂岩进行了室内单轴压缩试验。通过对砂岩的CT图像和密度损伤增量与应力关系曲线分析 ,结果显示 ,砂岩的破裂演化过程可分为初始损伤的压密、裂纹出现—扩展、裂纹归并—分岔、裂纹重分岔—扩展以及裂纹惯通—宏观破坏等五个阶段。在初始损伤的压密阶段 ,砂岩的密度损伤增量为正值 ,速率也为正 ;在裂纹出现—扩展阶段 ,砂岩出现局部密度损伤增量减小 ,并随应力增加而由正值转为负值 ,速率也由正变负 ;在裂纹归并—分岔阶段 ,砂岩的密度损伤增量全为负值 ,速率也变快 ;在裂纹重分岔—扩展阶段 ,砂岩的密度损伤增量继续变负 ,但速率变慢 ;在裂纹惯通—宏观破坏阶段 ,砂岩的密度损伤增量继续变负 ,速率变的更快。     

实现金属环动态拉伸的电磁加载技术研究

描述了实现金属环动态拉伸的电磁膨胀环实验方法,改进了快速放电和短路开关两个实现自由膨胀的关键问题,为研究材料本构关系、动态断裂和破碎提供了一条简单而实用的加载途径。主回路电流由Rogowski线圈测量获得,金属环的膨胀速度由狭缝扫描相机测量得到,并由电动力学方程可计算出金属环中的流动应力、应变、应变率以及温升等动态力学参数。     

光滑平面上对称充液腔体定常转动态的稳定性、分叉和突变

本文对形体旋转对称,重心位于对称轴上,并充满粘性均匀液体的对称陀螺在光滑水平面上的运动,给出其定态转动(特别着重斜转态)在各种参数条件下的数目,取向角及Румянцев-Movchan意义下的稳定性。将角动量竖直分量的平方M~2取为控制参数,对定态转动得到三种分叉类型和相应的突变方式。考虑到不可避免地存在微弱摩擦力矩会导致M~2的极缓慢衰减,本文根据分叉突变分析,避开了繁琐的动力学论证,对于初始处于零章动角的稳定准竖立正转定态的陀螺,证明只存在两种不同的倾倒方式。这是突变理论在充液腔体旋转运动问题上的有理论和实际意义的应用。此外,得到的q_4支对陀螺的稳定性控制具有实际意义。     

粘弹性顶板岩层下煤柱岩爆的尖点突变与滞后

本文针对粘弹性顶板下煤柱岩爆问题建立了一个简单力学模型；用尖点突变理论讨论了岩爆的非稳定机制，阐明比值ｋ（ｔｃ）／λ１和外力功对系统岩爆的作用；说明了岩爆滞后是由于控制参量变化需要经过一段滞后时间才满足分叉集方程所致；并对影响岩爆滞后时间的因素进行了讨论．     

弹性圆柱壳冲击扭转屈曲的突变模型

本文将突变理论用于处理冲击载荷下弹性结构的屈曲问题,文中建立了结构冲击屈曲的突变准则,认为临界阶跃载荷位于所提出突变系统的分叉集之中,并由此对两端固支的弹性圆柱壳扭转屈曲进行了分析,给出了不同初缺陷时的临界阶跃扭矩计算公式,通过对临界静态扭矩的计算,表明临界阶跃扭矩小于临界静态扭矩.     

线性扫描伏安法研究大豆甙元与牛血清白蛋白的相互作用

采用线性扫描伏安法研究了大豆甙元与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用;探讨了缓冲体系、pH、反应时间、反应温度、扫描速率等对相互作用的影响.结果表明,在pH为7.4的B-R缓冲溶液中,大豆甙元与BSA在相互作用20min后形成1∶1型的单一的非电活性超分子化合物,两者的结合常数β=8.29×105 L·mol-1,转移系数α=0.367 9,表观电子传递速率常数ks为1.39s-1.     

模型多肽Trp-Cage折叠形成机制的研究进展

蛋白质折叠是目前结构生物学领域的核心问题之一, 理解蛋白质结构折叠机制及其与生物功能之间的相互关系一直是生命科学家非常重要的研究内容, 并且该研究受到越来越多不同学科领域研究工作者的高度重视. 蛋白质大多数在数十毫秒、微秒或几秒内完成自我折叠过程, 但其折叠过程中所发生的分子结构精细转变却在纳秒甚至更短时间尺度内完成. 由于其折叠时间分辨率的限制, 目前无论是从常规实验还是理论计算角度对其研究都存在一定的难度. 本文首先概述了蛋白质折叠研究在实验和理论模拟方面存在的一些问题,然后以结构典型且可快速折叠的人工设计多肽Trp-cage为例,主要对其折叠过渡温度、折叠形成模型及其肽链上关键氨基酸残基在折叠过程中的作用三个方面进行了详细讨论, 综述了模型多肽Trp-cage的折叠动力学行为分别在实验和理论模拟方面的研究进展. 最后就如何有效化解蛋白质残基间相互作用网络进而降低其折叠机制的复杂性提出了一些新的建议, 不仅有助于阐明该迷你蛋白Trp-cage快速折叠、稳定形成的驱动力成因, 而且也能为蛋白质折叠机制研究和多肽设计提供有益参考.     

科学家初步探明蜘蛛丝物理性能

近日,美国弗吉尼亚州威廉与玛丽学院的科学家Hannes C·Schniepp带领团队研究了由一种名为褐皮花蛛的蜘蛛所产生的蜘蛛丝,初步探明了蜘蛛丝物理特性产生的原因,相关研究日前发表于《先进材料》。蜘蛛丝具有许多超常的机械性能,例如高强度、高韧性等。但因其难以获取,为了研究这些性能     

微透镜阵列光学相控阵扫描技术研究进展

光学相控阵光束扫描技术在激光雷达、空间光通信和光开关等领域拥有巨大的应用潜力。微透镜阵列光学相控阵可以通过微透镜阵列间μm量级的相对位移同时对多个出射光束的二维倾斜相位进行调制,从而实现大角度二维光束扫描,具有出射口径大、结构简单、体积小、微惯性、多功能等优点。首先介绍了微透镜阵列光学相控阵的扫描原理,之后对微透镜阵列光学相控阵国内外的发展现状、应用和现阶段存在的问题进行了阐述,最后对微透镜阵列光学相控阵的发展趋势进行了展望。