云聊“力”为何物

最近在微信群中有人提出物理中的"力"是否与力学中"力"的概念不一样的问题。我们一些朋友在家工作,通过网络对力的定义、测量和作用等共同感兴趣的几个问题作了一番云中群聊。1关于力的定义习:我们当力学教师的几乎每堂课都会提到"力",每个课题都会用到"力",但是"力"这个词粗看起来很熟悉,细琢磨起来往往还感到有几分模糊。     

软基体混合胞孔材料的力学性能及抗多次冲击性能

为了探索具有优异吸能性能的软基体混合胞孔材料的力学性能,研究该类材料在多次冲击下的冲击响应和材料的可恢复性,对一种软基体混合胞孔材料—人工软骨仿生超材料（artificial cartilage foam,ACF）进行了不同速度下的单轴拉伸和压缩实验,得到了ACF材料在不同应变率条件下的应力-应变曲线。并利用落锤冲击实验机对ACF材料和另一种软基体混合胞孔材料—发泡聚丙烯材料（expanded polypropylene,EPP）进行了多次冲击下的对比测试,得到了2种材料在单次和多次冲击下的动力学响应。实验结果表明:ACF材料是一种应变率敏感的材料,随着应变率的提升,材料的弹性模量、抗拉强度和抗压强度均逐渐提高;在50 J 冲击能量作用下,ACF材料能够吸收96%以上的冲击能量,远高于EPP材料的70%,ACF材料具有更加优异的吸能性能;5次冲击后ACF材料的最大峰值力、最大变形量和吸能能力几乎不变。相比于EPP材料,ACF材料有良好的可恢复性,且具有稳定的多次抗冲击能力。这些研究为软基体混合胞孔材料在多次冲击防护中的应用提供了实验依据。     

拓扑互锁结构冲击防护研究及优化设计

拓扑互锁结构是一种通过具有特殊形状的元素（块）彼此啮合拼接组成的整体结构,具有很好的增韧和抗冲击特性．目前对拓扑互锁结构的静荷载分析研究逐渐成熟,而对冲击条件下结构的强度、稳定性等性能分析以及对结构吸能性能的定量分析尚有发展空间;另外,对影响拓扑互锁结构力学性能的因素、结构设计优化等研究也有待完善．本文选择四面体元素拓扑互锁结构,通过ABAQUS有限元仿真软件对其进行冲击试验仿真,得出拓扑互锁结构在冲击作用下的变形机制,探索了元素互锁角度、元素间摩擦对冲击性能的影响;指出结构被冲穿的决定因素为冲击能量而非冲击速度;最后研究了局部榫卯对结构力学性能的影响．结果验证了拓扑互锁结构较好的缓冲吸能特性,同时表明拓扑互锁结构的力学性能是各个因素综合作用的结果,实际应用中可以根据使用场景和功能需求等对拓扑互锁元素进行调整优化．     

不同孔隙率及孔径泡沫铝的力学与吸能特性研究

对三种孔径两种孔隙率共六种泡沫铝试件进行了静态压缩试验,发现对于中孔隙率材料,孔隙率对材料力学性能和吸能性能仍有明显影响:孔隙率越大,其吸能能力越强,但是屈服极限越小.孔径对材料吸能能力也有一定影响.同时,试验中还发现,对于孔隙率为55%的材料,当孔径≤1mm时,泡沫铝材料的孔径对其力学性能及吸能性能影响甚小.     

基于量纲分析的泡沫铝板吸能研究

基于落锤冲击试验,以含有5个变量的泡沫铝板受冲击的能量吸收规律为研究对象,运用量纲分析法描述试验系统中各参数之间的内在联系。以落锤冲击试验为基础进行仿真试验设计,利用Abaqus软件进行仿真试验并求得相应的仿真数据,最后得到泡沫铝板受冲击后的吸能量与参数之间的方程式,检验结果显示方程式对能量吸收值具有较好的预测性。     

拓扑互锁结构研究现状及展望

拓扑互锁是一种新兴的结构设计理念，因特别的构成和连接方式，具有较优的力学性能，包括杰出的结构韧性、抗裂纹延展及抗局部破坏能力、较好的能量吸收能力等，近年来在众多领域内引起广泛关注。很多学者对此展开多方面的创新研究，取得了很大进展。首先在性能特征方面，目前关于拓扑互锁材料在准静态变形过程中的力学性能的分析研究已经较为全面，结构动态响应的分析也已有所开展；基于力学性能的研究，材料结构优化是近年研究的一个重点、正在系统化地完善之中；在工程应用方面，拓扑互锁结构在工程防护、航天材料、建筑设计、新型材料等一些领域都有应用研究，而且近年呈现出多元化、新颖有趣的趋势。本研究从拓扑互锁结构的优势特点、结构类型和应用等几个方面介绍近年来拓扑互锁结构国内外研究的进展及现状；在分析研究现状的基础上，也对拓扑互锁结构的未来发展趋势及可能拓展的工程应用进行了展望。