矿物凸起在贝壳珍珠母界面中摩擦耗能机理的研究

论文建立了珍珠母矿物质板相对滑移时表面矿物凸起相互攀爬摩擦的理论模型,得到了界面等效摩擦性能可以表示为两个无量纲参数的函数：凸起高宽比α=A/l、凸起高度与板厚度比β=A/D。理论预测与有限元模拟结果对比,两者符合良好,验证了理论模型的有效性。通过理论和计算分析,得到以下结论：（1）矿物质表面凸起的存在对板间界面摩擦起到了显著的增强作用;（2）等效界面摩擦系数随α增大而增大,但与β无关;（3）α和β的提高均能提高界面等效剪切强度和摩擦耗能。该研究揭示了矿物质板表面凸起的微结构特征对界面摩擦耗能机制的影响规律,对于理解珍珠母贝壳等承力生物材料的界面增强增韧机理和指导相关仿生复合材料的设计有重要意义。     

基于生物力学螺旋结构教具研制和实验课堂设计

对于复合材料微结构设计,笔者注意到在利用两相或多相普通材料来制备高性能复合材料方面,大自然给出了非常好的范例.笔者开设了复合材料力学设计课程,旨在培养学生们对这一新型仿生设计有更多理解.因此,本文提出了一种预浸料自动铺设仿龙虾钳表皮螺旋微结构设计平台,使同学们在课堂上实现精确的预浸料铺设角度的控制,为仿照生物组织中螺旋...     

任意加载模式下含裂纹超弹性体的能量释放率

能量释放率是表征断裂性能的一个重要指标, 在经典的断裂力学中, 只给出在恒力或恒位移加载情形下通过柔度标定来确定材料能量释放率的公式, 而且仅限于线弹性材料. 但是近年来生物材料和高分子材料(如橡胶) 等超弹性材料的断裂韧性和增韧机理越来越受到研究人员的关注, 该文旨在导出一个更加通用的柔度标定公式, 从而可以确定非线性弹性材料在任意加载模式下的能量释放率, 并能判断裂纹扩展的稳定性. 在推导的过程中, 对一些重要而容易被错误理解的概念做了进一步论述.