损伤和断裂的统一

本文讨论了连续损伤力学基础的缺陷,从微裂纹随机演化出发给损伤概念作出新的普适的统计定义,导出了损伤断裂几率的动力学方程,使损伤、断裂、统计、微观机理及宏观特性五者有机地相结合,从而有可能形成一个统一的损伤断裂微观统计理论。     

半晶态聚合物拉伸变形的微观机理

应用大规模分子动力学方法,采用粗粒化聚乙烯醇模型,模拟了晶区与非晶区随机交杂的半晶态聚合物模型系统,研究了半晶态聚合物在单轴拉伸变形过程中的应力-应变行为和微观结构演变.应力-应变曲线表现出4个典型变形阶段:弹性变形、屈服、应变软化和应变强化.在拉伸变形过程中,主要存在晶区折叠链之间的滑移、晶区破坏、非晶区的解缠结,以及分子链沿拉伸方向重新取向等4种主要的微结构演变形式.在屈服点附近,晶区分子链之间排列紧密程度减小而发生滑移,之后晶区变化需要的应力变小,从而形成应变软化现象.随着应变的增大,经各分子链段协同作用使非晶区分子链的解缠结和重新取向行为扩展到相对宏观尺度,导致拉伸应力增大而形成应变强化现象.     

Proton Transport in a Highly Conductive Porous Zirconium‐Based Metal–Organic Framework: Molecular Insight

The water stable UiO‐66(Zr)‐(CO₂H)₂ MOF exhibits a superprotonic conductivity of 2.3×10^?3 S cm^?1 at 90 °C and 95 % relative humidity. Quasi‐elastic neutron scattering measurements combined with aMS‐EVB3 molecular dynamics simulations were able to probe individually the dynamics of both confined protons and water molecules and to further reveal that the proton transport is assisted by the formation of a hydrogen‐bonded water network that spans from the tetrahedral to the octahedral cages of this MOF. This is the first joint experimental/modeling study that unambiguously elucidates the proton‐conduction mechanism at the molecular level in a highly conductive MOF.     

H~2S对硫酸溶液中铁腐蚀作用的CNDO/2研究

动电位扫描得出工业纯铁在含H~2S的H~2SO~4溶液中腐蚀的电化学行为。应用CNDO/2法确定了阴、阳极电位下H~2S,HS^-在金属Fe晶面上的稳定吸附取向与最佳吸附间距,通过对吸附物总能量、结合能、净电荷分布的计算,得出H~2S体系阴、阳极反应被加速的微观机制。阳极电位下,大量HS^-为S原子的平行吸附方式,HS^-负电荷大部分向Fe转移,促进铁的溶解。阴极电位下,少量H~2S则为H原子的平行吸附方式,Fe表面负电荷向H~2S分子中与Fe作用的H转移,促进析氢。在CNDO/2法计算的基础上,圆满地解释了实验结果。     

非水解溶胶-凝胶法低温合成钛酸钡粉体

以乙二醇和乙醇的混合液为复合溶剂,乙酸钡和钛酸丁酯为反应前驱体,采用非水解溶胶-凝胶(NHSG)法制备了钛酸钡粉体。借助XRD、FE-SEM、TEM、FTIR等研究了复合溶剂配比、钡钛比例以及热处理温度等工艺参数对合成BaTiO_3的影响,探究了NHSG法合成BaTiO_3的形成机理。结果表明:乙二醇用量过多或过少均不利于BaTiO_3的合成;适当提高钛的用量可以提高BaTiO_3的合成效果;优选溶剂比为2∶1,钡钛比为1∶1.1时可在550℃合成晶粒尺寸在40~60 nm范围的立方相BaTiO_3粉体;非水解的反应机制是通过脱酯的缩聚反应实现了Ba和Ti原子级的均匀混合,然后直接晶化形成BaTiO_3晶相。     

过渡金属单硼化物TMB的第一性原理研究

基于密度泛函理论平面赝势波法的第一性原理计算，研究过渡金属单硼化物TMB（以3d系列中的TiB、VB和CrB；4d系列中的ZrB、NbB和MoB；5d系列中的HfB、TaB和WB为例）的热力学稳定性、力学性质和微观机制.发现过渡金属单硼化物的热力学稳定与硬度异常的规律.当价电子浓度为8 e·（f.u.）^-1时，热力学最稳定，且硬度最高.计算TMB的电子结构，发现TMB的价电子浓度为8 e·（f.u.）^-1时，pd共价键合，有效阻碍了金属双层之间的位错滑动，防止剪切变形，致使其具有高硬度.     

单晶钨纳米线拉伸变形机理的分子动力学研究

利用分子动力学方法, 对本课题组率先采用金属催化的气相合成法制备出的高纯度单晶钨纳米线进行拉伸变形数值模拟, 通过分析拉伸应力-应变全曲线及其微观变形结构, 揭示出单晶钨纳米线的拉伸变形特征及微观破坏机理. 结果表明: 单晶钨纳米线的应力-应变全曲线可分为弹性阶段、损伤阶段、相变阶段、强化阶段、 破坏阶段等五个阶段, 其中相变是单晶钨纳米线材料强化的重要原因; 首次应力突降是由于局部原子产生了位错、孪生等不可逆变化所致; 第二次应力突降是发生相变的材料得到强化后, 当局部原子再次产生位错导致原子晶格结构彻底破坏而形成裂口、且裂口不断发展成颈缩区时, 材料最终失去承载能力而断裂. 计算模拟得到的单晶钨纳米线弹性模量值与实测值符合较好. 关键词： 分子动力学 应力应变曲线 微观机理 单晶钨纳米线     

Nonequilibrium statistical foundation of fatigue fracture

The physical foundation of statistical law of fatigue fracture is discussed. The universal forms of the microcrack growth rate, fluctuation growth coefficient and distribution function and fatigue life distribution function have been given. The project is supported by the National Natural Science Foundation of China     

Microscopic mechanism of periodical electroosmosis in reservoir rocks

Based on the electric double layer (EDL) theory and the momentum equation governing the electroosmosis flow, this paper presents an analytical solution to the periodical electroosmosis with a parallel straight capillary bundle model of reservoir rocks to reveal the microscopic mechanism of the electroosmotic flows in rocks. The theory shows that both the frequency dispersion characteristics of the macroscopic electroosmotic Darcy velocity in unsealed rocks and the electroosmotic pressure coefficient in sealed rocks depend on the porosity and electrochemical properties of reservoir rocks. The mathematical simulation indicates that the distribution of the periodical electroosmotic velocity is wavelike in the rock pore. The greater the porosity is, the greater electroosmotic the Darcy velocity and the smaller electroosmotic pressure coefficient are generated. The module values of the electroosmotic Darcy velocity and the electroosmotic pressure coefficient increase with the decreasing solution concentration or the increasing cation exchange capacity without affecting the phase of the electroosmotic Darcy velocity.     

第三型应变时效的提出与研究进展

第三型应变时效现象的发现使得传统的对于金属塑性流动行为的认识、位错的热激活理论以及常见的金属热粘塑性本构模型均需要进一步完善。为了系统地认识第三型应变时效，首先介绍了第三型应变时效现象区别于静态应变时效和Portevin-Le Chatelie动态应变时效的宏观特征，其次，对第三型应变时效的微观机理以及第三型应变时效与Portevin-Le Chatelier动态应变时效、蓝脆现象以及机械波谱的关联性进行了系统总结。最后，介绍了包含第三型应变时效的金属热黏塑性本构模型的发展。