不同化学溶液下砂岩I型断裂韧度及其强度参数相关性的试验研究

本文通过长期浸泡的方法,以陕西铜川新区龙潭水库典型的库岸边坡的砂岩为研究对象,研究了浸泡在不同化学溶液下砂岩的力学特性及其损伤劣化机制,分析了经不同化学溶液腐蚀后试样的物理力学特性随化学腐蚀时间的劣化规律。研究发现：化学腐蚀后砂岩的物理力学特性均发生不同程度的劣化,其随化学腐蚀时间的劣化规律基本一致;但不同化学溶液下试样物理力学特性的劣化程度有所差异,酸性溶液（pH=3.0）加剧了砂岩的劣化程度,中性化学溶液对其损伤劣化程度也有一定的影响,试验初期,强碱性溶液下砂岩的劣化程度最小,但随着化学腐蚀时间的加长,强碱性溶液下的劣化程度逐渐加剧,大于中性溶液下的,但仍小于酸性溶液。化学腐蚀后砂岩试样均呈现出明显的弱化趋势,其断裂韧度KIC、抗压强度和抗拉强度的劣化程度显著,但各力学特征的劣化程度存在明显的差异,其中抗压强度的劣化程度相对减小,而其KIC的劣化程度较大;同时,化学腐蚀后砂岩的断裂韧度与抗拉强度、抗压强度间的一致性比较明显,存在明显线性关系。可以利用不同化学溶液下砂岩的裂纹扩展半径r来间接说明其力学特征发生损伤劣化的程度。     

迷彩服织物与人体肘部皮肤摩擦特性研究

在往复摩擦模式下模拟迷彩服穿着环境,研究了5种不同迷彩服织物的表面结构、亲疏水性、接触力值以及干湿状态对皮肤摩擦特性的影响.结果表明:在法向载荷为1 N时,湿态下的环境增强了织物与皮肤间的黏着力,织物与皮肤在湿态下的摩擦系数均高于干态;当法向载荷增加到5 N时,界面间的干湿状态对织物与皮肤的摩擦系数无明显影响.在干态时,不同迷彩服织物与皮肤的摩擦性能与织物的材质和针织结构有关,纯棉材质和斜纹结构的织物与皮肤的摩擦系数较小;在湿态时,不同迷彩服织物与皮肤的摩擦性能与织物的亲疏水性有关,疏水性强的织物由于增强了皮肤的水合作用以及界面间的粘附力,因此增加了织物与皮肤的摩擦系数.质地较硬的平纹结构织物易造成摩擦后的皮肤表面粗糙,造成皮肤不同程度的角质层分离及表皮撕裂,增加了皮肤表面损伤的风险.     

利用HIRFL高能重离子束的核能材料辐照损伤研究

载能重离子与高能中子在材料中能够产生相似的级联碰撞损伤,加之重离子具有大的离位损伤截面和在材料样品中低的感生放射性,载能重离子束成为模拟先进核能装置内部结构材料辐照损伤的重要手段。HIRFL能区的重离子在结构材料中的射程一般远大于晶粒尺寸,因此能够产生材料体损伤,借助小样品技术可以获得材料力学性能变化（尤其辐照脆化）的有用信息,为探讨材料辐照损伤微结构和宏观力学性能变化的关联提供了重要条件。本文简要介绍了近年来我们基于HIRFL高能离子束开展的聚变堆候选材料辐照损伤的研究,包括低活化钢的辐照脆化行为、氧化物弥散强化（ODS）铁素体钢的结构优化对于抗辐照性能的影响、不同载能粒子辐照条件下铁素体/马氏体钢的辐照肿胀数据的关联,以及高能重离子辐照的钨材料中氢同位素的滞留行为。研究表明,结合特殊的测试技术及数据分析方法,高能重离子可作为核能结构材料辐照损伤研究及评估的有效手段。Because of the similarity in cascade damage structure in materials produced by energetic heavy ions and by fast neutrons, and the high displacement rate and low induced radioactivity of samples by heavy ions, heavy ion beam becomes an important tool to simulate radiation damage by energetic neutrons in materials in advanced nuclear energy systems. The ranges of heavy ions provided by HIRFL (Heavy Ion Research Facility in Lanzhou) are generally much larger than the mean dimensions of grains in alloys candidate to advanced nuclear reactors, and is capable of producing radiation damage in bulk scale. It therefore makes possible the evaluation of change of mechanical properties including the radiation induced embrittlement from the irradiated specimens by using miniaturized specimen techniques. In the present paper, we provide an introduction of our recent studies of radiation damage of materials candidate to future fusion reactors by utilizing heavy ion beams in HIRFL.The studies include issues as follows:ductility loss of RAFM steels causes by high-energy Ne ions, impact of oxide dispersoids on the radiation resistance of ODS ferritic steels, correlation of void swelling of ferritic/martensitic steels under different particle irradiation, and behavior of deuterium retention in tungsten under irradiation with high-energy heavy ions. The results show that high-energy heavy ions can be used as a tool to efficiently investigate or evaluate radiation damage in structure materials if combined with some special test techniques and data analysis.     

加速度计贮存寿命与可靠性的步进应力加速退化试验评估方法

针对加速度计长期贮存环境下贮存可靠性无法准确快速评估的难题,应用步进应力加速退化试验方法快速评估某加速度计的贮存可靠性。首先对加速度计实施故障模式影响及危害性分析和故障树分析,确定敏感应力为温度应力,加速模型为阿伦尼斯模型。其次,对其实施步进应力加速退化试验,并建立数学模型拟合其在各温度应力下性能退化曲线,结合失效阀值求解各样本的伪寿命。通过对各应力水平下样本的伪寿命进行分布假设检验,确定其贮存寿命服从威布尔分布,最终利用加速模型外推正常温度下的寿命分布参数,进行正常温度下贮存期寿命和可靠性指标的评估,得到加速度计在贮存140 160 h(16 a)时的可靠度为0.988。     

三维编织复合材料渐进损伤的非线性模型及强度分析

建立了考虑周期性位移边界条件的细观体胞模型,对三维编织复合材料的渐进损伤过程进行数值模拟。采用Eshelby-Mori—Tanaka方法计算含损伤裂纹的材料的剐度矩阵,并将有限元网格尺寸和单元裂纹尺寸引入损伤演化方程,有效地降低了模拟结果对有限元网格的依赖程度。通过计算得到了材料应力应变的非线性关系和失效时的极限强度,并分析了材料的破坏机理。结果表明,大编织角材料的破坏模式主要是基体失效与纤维横向拉剪破坏,模拟计算结果与文献中的实验值吻合较好。     

混凝土率型内时损伤本构模型

混凝土是一种典型的率敏感材料,为了更好地描述混凝土结构在动力、冲击荷载作用下的强度和变形特征,本文结合内时理论和损伤理论建立了一种考虑混凝土率效应的内时损伤本构模型。该模型的特点:将混凝土材料的受力软化效应分解为密实状态的塑性效应和由微裂缝扩展引起的刚度退化效应。前者由内时理论来描述,这使该模型摆脱了一般弹塑性模型中屈服面的概念,从而更符合混凝土的变形特性,并且简化了非线性计算过程;后者由损伤理论来描述,根据混凝土的动力试验结果建立了增量型的损伤演变方程,从而使该模型能够较好地反映混凝土的动力特性。最后,应用本文建议的模型对一钢筋混凝土简支梁进行了非线性分析,结果表明:当结构承受快速荷载作用时,应变率对结构的受力性能影响较大,在进行结构分析时必须予以考虑。     

非洲绿猴肾上皮细胞的损伤模型及其对草酸钙生长的调控作用

采用H₂O₂对非洲绿猴肾上皮细胞(Vero)进行了损伤, 通过检测细胞存活率、培养基中超氧化物歧化酶(SOD)浓度、丙二醛(MDA)释放量和细胞表面晶体粘附分子骨桥蛋白(OPN)的表达量变化, 检测了细胞的损伤程度. H₂O₂对Vero细胞的损伤作用呈现时间依赖性和浓度依赖性|细胞损伤后, MDA释放量增加, SOD浓度降低, OPN表达量显著增加, 导致粘附的晶体量增加. 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)研究了细胞损伤前后对草酸钙(CaOxa)晶体生长的调控作用. 对照组细胞诱导生成的CaOxa晶体棱角圆钝, 同时含有一水草酸钙(COM)和二水草酸钙(COD)晶体|而损伤细胞诱导生成的晶体形状不规则, 棱角尖锐, 主要为COM晶体, 因此, 细胞损伤后增加了草酸钙结石形成的危险性. 所建立的Vero细胞氧化损伤模型有助于从细胞水平上阐明草酸钙结石的形成机制.     

异咯嗪修饰富勒烯-聚丙烯酸的合成及其与DNA的相互作用

利用自由基聚合反应合成了聚丙烯酸修饰的富勒烯(C₆₀-PAA),进一步通过酯化反应将核黄素类似物6,7-二甲基-9-(2’-羟乙基)-异咯嗪(DHIX)与C₆₀-PAA共价连接,得到C₆₀-PAA-DHIX.利用傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹HNMR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱对产物的化学结构进行了表征.循环伏安法表明,C₆₀-PAA-DHIX中富勒烯基团的第一还原电位要高于DHIX基团的第一还原电位.ESR实验表明C₆₀-PAA-DHIX能与N,N-二甲基苯胺发生多步光诱导电子转移反应,即DHIX基团与N,N-二甲基苯胺发生光诱导电子转移生成DHIX负离子自由基(DHIX^-·),DHIX^-·能进一步将电子传递给富勒烯生成富勒烯负离子自由基.DNA熔解曲线、紫外-可见吸收光谱和荧光光谱结果表明,C₆₀-PAA-DHIX通过沟槽结合与CTDNA作用,而C₆₀-PAA与DNA的作用较弱.无氧条件下,C₆₀-PAA-DHIX具有比C₆₀-PAA更强的DNA光损伤能力.     

变刚度复杂梁结构损伤检测方法研究

提出了适用于复杂梁结构损伤检测的子段模态应变能法SSEM(subsectionstrainenergymethod),并分析了该方法的适用性条件．通过对变截面梁的有限元计算,以及对纤维增强复合材料风机叶片缩比模型的试验分析,验证了SSEM方法确定的结构损伤指标对损伤准确定位的可靠性．该基于振动的变刚度复杂梁结构的损伤检测方法,可应用于工程实际中梁和类梁整体结构的损伤检测．     

冲击载荷作用下材料与结构的响应与防护

冲击载荷作用下材料与结构的响应与防护是固体力学和爆炸力学研究的热点课题,在国防工程和民用防护工程中有着重要的应用背景.本文主要评述了我国武器装备与防护工程常用材料与结构在冲击载荷作用下响应与防护的国内外研究现状与发展趋势,内容涉及材料的动态力学特性、本构关系和结构的变形与破坏等方面,着重探讨了混凝土、钨合金、陶瓷等材料的动态本构特性以及混凝土坑道、舰船等结构的防护作用机理.