数字散斑相关方法与应用研究进展

数字散斑相关方法(digital speckle correlation method，DSCM)作为固体实验力学领域材料表面变形场测量的一种非接触式方法与其它技术相比具有一些独到的优点，其有效性已经在近20年中被众多的应用实例所证明．近年来该方法在理论上逐步完善，一些现代的数学理论和数学方法(例如：小波变换、遗传算法、神经网络等)逐渐被引入到该方法中；在实验中的各个技术环节上正在逐步的改进，其结果的精度逐步的提高，结果收敛的速度也逐渐的加快；其应用的领域正逐渐从常规材料的测试向一些新型材料测试、从宏观场逐渐向细微观尺度、从常规环境向比较恶劣的环境、从实验室测试逐步向工程现场应用、从静态准静态向动态准动态等方面发展．本文简要介绍了DSCM的基本原理和数学模型，在相关搜索的改进、相关系数的选择、灰度级的重建和图像识别方面的进展以及在材料力学性能测试，微尺度变形场测量等方面的应用．最后就这一实验测量技术的几个可能的发展趋势进行了预测．  

氧化锆增韧莫来石复相陶瓷的摩擦磨损行为与磨损机制

研究了氧化锆增韧莫来石得相陶瓷（ＺＴＭ）与氧化铝陶瓷摩擦副在室温至４００℃干摩擦下的摩擦磨损行为与机制。研究表明：ＺＴＭ陶瓷的磨损率随温度的升高而逐渐降低；室温下ＺＴＭ陶瓷的磨损机制以微观切削和微观断裂为主；随着温度的升高，ＺＴＭ陶瓷中的玻璃相具有微观润滑作用，其磨损机制转变为微观断裂和晶粒剥落为主；偶件氧化铝的磨损机制主要是脆性断裂及晶粒剥落。  

矩形弹性壳液耦合系统中的重力波分析

根据非线性动力学理论，建立了矩形壳液耦合系统的非线性振动方程组，通过数值求解，发现当激振频率为壳体固有频率与重力波频率之和，且激振力足够大时，会产生大幅低频重力波，通过实验验证，发现了壳液耦合系统中存在的大幅低频重力波现象，实验结果与理论结果基本吻合。  

弹性体的正则方程和加筋板的固有频率分析

应用弹性力学的Hamilton正则方程理论和其半解析法,为整体加筋板的固有频率分析提出了一种新颖的数学模型.采用同一种平面元素离散板和加强筋,并分别建立板和加强筋的线性方程组.考虑到板和加强筋连接界面上应力和位移的连续性,联立板和加强筋的方程得到全结构的方程组和求解固有频率的特征方程.主要优越性表现为:结构的旋转惯性、剪切变形等都得到了考虑,且不限制结构的板厚度和加强筋的高度.多个数值实例的收敛分析和结果证明了方法是可靠的.该方法很容易被修改用来分析加筋壳、加筋压电材料层合板或带有压电材料传感器和驱动器块的板壳问题.  

炭纤维增强铜基复合材料摩擦磨损性能同其磨损表面形貌相关性研究

考察了炭纤维增强铜基复合材料的摩擦磨损性能,利用扫描电子显微镜、电子探针X射线显微分析仪和表面轮廓测试仪等观察分析了复合材料磨损表面形貌和元素组成.结果表明,复合材料摩擦磨损性能及其磨损表面形貌与粗糙度同载荷及滑动速度密切相关,当载荷和速度小于某一临界值时,复合材料同钢对摩时的摩擦系数和磨损率均较小,而当载荷和速度超过临界值时,复合材料的摩擦系数和磨损率均大幅增大,复合材料磨损表面形成了由C、Cu和Fe等元素组成的固体润滑和防护薄膜,使得其在干摩擦条件下同钢对摩时的摩擦系数和磨损率均较低.  

转子系统非线性动力学DEM建模研究

将DEM方法引入转子系统非线性动力学的分析计算，对其建模过程和有关本构关系，作了比较详尽的介绍。该模型可用于碰摩、弯曲振动和扭转振动等转子系统的大部分动力学和运动学问题分析计算，不仅适用于单跨转子系统，也适用于多跨转子系统，尤其是在碰摩计算时，可考虑其摩擦特性随时间历程而变的特点，从而使分析计算更加接近实际情况。  

Mg-PSZ陶瓷在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制研究

研究了氧化镁部分稳定氧化锆陶瓷（Ｍｇ－ＰＳＺ）在不同环境温度下的摩擦磨损行为与机制．结果表明：室温时，Ｍｇ－ＰＳＺ陶瓷的磨损机制主要是微观犁削和微观断裂；温度为２００ ℃时，陶瓷磨损表面形成的针（轴）状磨屑呈现“滚动轴承”效应，表现出最低的摩擦系数和磨损率；随着温度的进一步升高磨损率增大；４００ ℃以上时可使偶件的磨损率急剧上升，其磨损机制则转变为脆性断裂和晶粒剥落．  

蜗杆传动用摩擦副材料在滑动干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

采用MG-200型摩擦磨损试验机评价了ZQSn12-2锡青铜、ZZnAl27Cu2锌合金、S16MnCr合金钢和20CrMnTi合金钢等几种蜗杆传动用材料在干摩擦滑动条件下的摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜观察了其磨损表面形貌,并分析了蜗杆副材料的摩擦磨损机理.结果表明,ZQSn12-2和S16MnCr组成的摩擦副的磨损轻微,磨损率较低,其磨损表面仅出现细小的擦伤痕迹,在蜗杆传动中具有推广价值.  

连续多跨梁结构模型在力学实验教学中的开发应用

为了深化基础力学实验教学的改革,作者将力学课程中用变形能法求解超静定结构的理论与工程实际密切结合,开发设计了连续多跨梁的工程结构模型试验装置,为本科生开设出“工程结构电测应力分析”教学实验．通过教学实践,验证了该教学实验的综合性和创新性．  

湍流边界层空间特征尺度的层析TRPIV测量

利用层析TRPIV测量得到的平板湍流边界层三维三分量速度场数据库,计算得到了平板湍流边界层空间耗散尺度、剪切尺度、泰勒微分尺度、积分尺度等典型空间特征尺度分别为3～5,40～100,20～50,4000个壁面单位,发现耗散尺度随法向位置缓慢增加,剪切尺度在靠近壁面的区域随法向位置变化不明显,积分尺度已不随法向位置变化。按照局部平均速度空间变形率的概念,沿流向分解得到了平板湍流边界层速度场分尺度速度空间变形率。利用空间自相关法得到了平板湍流边界层流向不同尺度湍涡的空间长度,研究发现小尺度情况下,湍涡结构的空间尺度总体上沿法向增大,且在近壁面,展向尺度与流向尺度相当,在湍流边界层外边界之外,湍涡结构的空间尺度逐渐趋于相等;大尺度的情况下,平板湍流边界层中湍涡结构的空间尺度随着法向位置先增加,然后有一个缓慢增加的过程,且总是流向尺度大于展向尺度,法向尺度最小。