Dynamic shearing resistance of molten metal films under high pressures and extremely high shearing rates

In the present study plate-impact pressureshear experiments have been conducted to study the dynamic shearing resistance of molten metal films at shearing rates of approximately 10⁷ s⁻¹. These molten films are generated by pressure-shear impact of relatively low melt-point metals such as 7075-T6 Al alloy with high hardness and high flow-strength tool-steel plates. By employing high impact speeds and relatively smooth impacting surfaces, normal interfacial pressures ranging from 1–3 GPa and slip speeds of over 100 m/s are generated during the pressure-shear loading. The resulting friction stress (∼100 to 400 MPa) combined with the high slip speeds generate conditions conductive to interfacial temperatures approaching the fully melt temperature regime of the lower melt-point metal (7075-T6 aluminum alloy) comprising the tribo-pair. During pressure-shear loading, laser interferometry is employed to measure normal and transverse motion at the rear surface of the target plate. The normal component of the particle velocity provides the interfacial normal traction while the transverse component provides the shearing resistance of the interface as it passes through melt. In order to extract the critical interfacial parameters, such as the interfacial slip-speed and interfacial temperatures, a Lagrangian finiteelement code is developed. The computational procedure accounts for dynamic effects, heat conduction, contact with friction, and full thermo-mechanical coupling. At temperatures below melt the flyer and target materials are described as an isotropic thermally softening elastic-viscoplastic solid. For material elements with temperatures in excess of the melt point, a purely Newtonian fluid constitutive model is employed. The results of this hybrid experimental-computational study provide insights into the dynamic shearing resistance of molten metal films at high pressures and extremely high shearing rates.     

对动力修正方法SDM3.0的探讨与改进

本文运用理论分析、实验与计算的结果对引进的美国SMS公司的结构动力修正软件SDM3.0作了比较详细的探讨,指出了SDM3.0的优点、局限性与使用范围.提出了改进这一软件的方法,研制了相应的软件.结果表明:改进后的方法及相应的软件是有效和成功的.     

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。     

层合球面各向同性热释电空心球的瞬态响应

运用叠加原理，将层合球面各向同性热释电空心球的球对称动力学问题的解分成准静态和动 态两部分，准静态部分首先运用状态空间法给出了显式表达式，然后运用分离变量法、初参 数法和特征函数展开技术，给出了动态部分的表示式，再结合内外表面上的电学边界条件和 界面上的电学连续条件，导出一个关于时间函数的第二类Volterra积分方程，运用插值法 可成功地给出此积分方程的高精度数值解，最终可求得原问题的位移、应力、电位移以及电 势的响应. 此方法适用任意层数且各层是任意厚度的层合热释电空心球作用随时间以任意形 式变化的球对称温度场. 文中还给出了数值结果.     

简支梁振台的理论解及位移测试

利用由机械振动理论推导出的等截面简支梁的理论解,推导出了带集中质量的简支梁振动台的理论解,并通过分析动态条件下简支梁的位移与应变之间的关系,证明了:在动态条件下梁的位移与应变之间存在很好的正比关系。利用梁的位移与应变之间正比关系,如果在梁上适当位置粘贴应变片,通过测试应变就能准确地测得梁的动态位移。本文通过实例证明了该方法确实可行,理论解与实测结果非常吻合。这为简支梁的动态测试提供了有效而简便的方法。     

主动移频式动力吸振器及其动力特性的研究

动力吸振器是振动控制中比较有效的减振装置,只要吸振器(子系统)的振动固有频率与振动物体(主系统)的振动频率相同,即可有效地消除主系统的振动。但传统动力吸振器的控制频率带宽较窄,限制了其稳定性和减振效果的提高。本文通过独特的机械设计,研制了一种可以通过调节自身的几何参数,使得其固有频率随几何参数线性变化的主动移频的新型动力吸振器,并初步设定了相应的控制方法。文中还对其动力学特性进行了理论分析和实验测试,分析了它的机理,评估了它的实际减振效果。研究结果表明该吸振器可以大范围调节自身固有频率,有效拓宽吸振频带,具有良好的减振性能和稳定性。     

多功能Hopkinson压杆型试验装置的研制与应用

对传统的Hopkinson压杆试验装置进行了改进和完善，除了用于材料的动态压缩以外，还能进行动态拉伸、绝热剪切、裂纹扩展速度测定、动态断裂韧性测试等．本文介绍了几种试验方法的基本原理，并给出了试验结果．     

裂纹扩展速度对焦散线的影响和动态应力光学常数的测定

本文从焦散线形成原理的数学描述出发,用扩展裂纹尖端附近的应力分量表达式,在前人工作的基础上,作了详细的数值计算。特别分析了裂纹扩展速度对焦散斑和初始曲线的形状、大小的影响,为测量扩展裂纹尖端的动态应力强度因子K_1~d提供了依据,并通过拟合得到了以裂纹扩展速度为参量的修正因子表达式。本文还提出了一种测定透明材料动态应力光学常数的方法,并用这一方法测定了有机玻璃的动态应力光学常数。     

电光调制对外部光注入垂直腔表面发射激光器的偏振转换及其非线性动力学行为的操控性研究

针对主和副垂直腔表面发射激光器构成的外部注入激光器系统的偏振转换及其非线性动力学行为, 利用周期性极化铌酸锂晶体中准相位匹配线性电光调制, 本文提出了一种新的操控方案并且探索了其控制规律. 研究结果发现, 受到平行光注入或正交光注入的副激光器输出偏振度随外加电场成周期性振荡变化, 其振荡波峰轨迹包络曲线为正弦曲线, 而振荡波谷轨迹包络曲线为余弦曲线; 选取一定的主激光器偏置电流, 通过对来自主激光器的光进行电光调制, 受到两种方式注入的副激光器可以输出任意偏振模, 并且其非线性动力行为经历不同的演变. 另外, 副激光器的偏振度仅依赖于外加电场, 与副激光器的偏置电流无关.     

电磁辐射诱发神经元放电节律转迁的动力学行为研究

本文首先根据能量转换理论建立了电磁辐射影响下神经元电流变量模型, 然后结合Hodgkin-Huxley(HH)神经元模型研究了电磁辐射对单个神经元以及耦合神经元放电行为的影响. 结果表明, 随着电磁辐射强度的增大, 神经元放电率逐渐减小, 最后达到一个比较稳定的值. 神经元原有的周期型放电由于辐射强度的增大而逐步过渡到簇放电状态, 并借助动态分岔理论解释了这种放电模式的转换. 同时证明了磁辐射对单个神经元放电的影响可以通过神经元间的耦合传递到临近其他神经元中.