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1.
纳米力学的数值模拟方法   总被引:11,自引:3,他引:8       下载免费PDF全文
张田忠  郭万林 《力学进展》2002,32(2):175-188
纳米力学是一支新兴学科,主要研究100nm以下尺度上物质的行 为和变化规律.物质在纳米尺度上所具有的特殊效应如量子效应、微尺 度效应等导致了其特异的性能和行为.人们对纳米力学行为的认识,目 前主要通过试验观测和数值模拟等方法.本文概要回顾了分子动力学模 拟、蒙特卡罗模拟等纳米力学计算方法的研究进展及现状,提出了以 量子力学为基础、多学科交叉、多层次融合发展纳米力学研究方法的构 思,并对纳米力学研究方法所面临的问题及其发展趋势做了初步展望.  相似文献
2.
有限厚度板穿透裂纹前缘附近三维弹性应力场分析   总被引:6,自引:0,他引:6  
通过三维有限元计算来研究有限宽度、有限厚度含有穿透裂纹板的裂纹前缘应力场,从中找出应力强度因子与板的厚度、裂纹长度之间的关系,同时还分析了裂尖的三维约束程度和三维约束区的大小。分析结果表明:应力强度因子沿厚度的分布是不均匀的,应力强度因子的最大值及其位置与厚度有关;有限厚度板中面应力强度因子(KI)m-p及最大应力强度因子(KI)max均大于平面应力或平面应变的应力强度因子。对有限厚度裂纹问题,按平面应力或平面应变来考虑是不安全的;板中面的应力强度因子(KI)m-p及最大应力强度因子(KI)max是厚度B/a的函数;板的中面离面约束系数Tx最大,自由面(z=B)Tx=0。沿厚度方向裂尖附近的离面约束系数Tx也是z/B和B/a的函数,随着厚度的增加离面约束系数Tx增大,离中面越近离面约束系数Tx越大。Tx随着x的增大急剧减小,三维约束影响区域大小大约为板厚的一半,且裂纹长度a/W对应力强度因子沿厚度变化规律及Tx影响区域大小影响较小。  相似文献
3.
针尖的化学物理力学研究   总被引:5,自引:2,他引:3       下载免费PDF全文
郭万林  台国安  姜燕 《力学进展》2005,35(4):585-599
扫描探针显微镜的发明, 使人们了解纳米、分子和原子尺度的超微结构, 探测原子、分子间的力、电、磁及其复杂的物理和化学性质, 以及进行单原子、单分子操纵 成为现实. 本文从探针技术与表面化学物理力学耦合的角度出发, 首先对针尖的化学物理力 学研究领域进行了概述, 接着介绍了针尖的几种重要的化学修饰方法, 包括金属薄膜、自组 装单分子膜、胶体粒子及碳纳米管修饰; 然后以理论与实验结合的方式介绍了几个研究活跃 的领域: 表面力及分子间力(主要包括Van der Waals力, 双电层力, 憎水亲合力, Casimir力和单键力等)的理论描述与测量, 针尖的化 学物理力学在化学力滴定和表面化学识别等研究中的应用. 讨论了针尖与基底材料对测量力 的影响. 而这些复杂的原子、分子相互作用和物理、化学、力学及生物特性的实现均发生于 小小针尖上, 由此我们提出了``针尖力学'的概念. 并且指出多场(如电场、磁场、超声、 微波等)作用下, 针尖的化学物理力学研究将成为力学交叉学科研究的重点和热点.  相似文献
4.
Ⅰ-Ⅱ复合型尖V形切口脆断准则   总被引:4,自引:0,他引:4  
基于最大周向应力和Seweryn-Novozhilov准则,用线弹性奇异应力场,给出Ⅰ-Ⅱ复合型尖V形切口的脆性断裂准则;并把裂纹作为切口张角为零的V形切口,这样就把V形切口问题与裂纹问题的断裂准则统一起来.为了验证该准则,本文采用有机玻璃板材加工多种V形切口试件进行了拉伸实验;同时,应用该准则对文献[16]中复合载荷下双边切口试件进行了起裂方向和临界载荷预测,并与其实验结果相比较.结果表明,本文所给出的Ⅰ-Ⅱ复合型尖V形切口脆性断裂准则与实验是相吻合的,适合于实际工程应用。  相似文献
5.
压电体椭圆孔边的力学分析   总被引:4,自引:0,他引:4  
戴隆超  郭万林 《力学学报》2004,36(2):224-228
基于复变函数的方法,以PZT-4材料为例,分别采用精确电边界条件和非导通电边界条件进行了远场均匀载荷作用下的横观各向同性压电体椭圆孔的力学分析并与相关结果进行对比。结果表明当椭圆孔退化为圆孔时,无论在远场作用力载荷或电载荷,两种电边界条件下的结果均能完全吻合。随着椭圆孔的愈加尖锐化,非导通电边界条件逐渐不能适用。  相似文献
6.
分子动力学模拟的冷冻原子法   总被引:3,自引:0,他引:3  
张田忠  郭万林 《力学学报》2003,35(4):419-424
通过分析分子动力学过程粒子运动的基本特征,提出分离不同性质、不同量级的原子快运动和慢运动进行模拟的思想,建立了适用于这两种运动弱耦合情况的冷冻原子方法,该方法可使分子动力学模拟收敛速度有明显改善.并能得到更为精确的结果.  相似文献
7.
范德华力对多壁纳米碳管力学性质的影响   总被引:2,自引:0,他引:2  
用分子动力学方法模拟了多壁纳米碳管在压缩、弯曲变形下力与变形的关系.通过与组成多壁碳管的各单壁碳管的比较分析,揭示了多壁纳米碳管层间范德华力对碳管力学性质的影响.采用Tersoff-Brenner势描述每一单壁纳米碳管内原子间作用,采用Lennard-Jones势描述碳管壁间范德华力.计算结果表明:多壁纳米碳管的比强度明显高于单壁纳米碳管.纳米碳管的半径虽然对杨氏模量影响不大,但对纳米碳管的曲屈行为影响却相当显著。  相似文献
8.
短裂纹闭合的尺寸效应分析   总被引:1,自引:0,他引:1  
对循环荷作用下缺口根部静态短裂纹和扩展短裂纹的闭合现象进行了弹塑性有限元分析。考虑不同应力水平和应力比,尤其是零-压载荷对短裂纹的作用。在此基础上提出分析长,短裂纹闭合尺寸效应的修正模型。与实验结果相比,本文模型对短裂纹的闭合预测甚好。  相似文献
9.
拉伸螺杆半椭圆表面裂纹应力强度因子   总被引:1,自引:1,他引:0  
将拉伸螺杆简化为理论应力集中系数Kt不同的带“V”形缺口圆杆,采用裂纹尖端为20节点奇异单元的三维有限元模型,对螺杆半椭圆表面裂纹的应力强度因子进行了计算.给出了具有普遍性意义的螺杆表面裂纹应力强度因子公式.为验证本文计算结果的有效性,还将本文M22×1.5螺杆的应力强度因子计算结果与试验结果进行了对比.  相似文献
10.
考虑疲劳裂纹扩展三维效应的James—Anderson修正方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
沈海军  郭万林  李春 《实验力学》2002,17(4):470-476
James-Anderson方法是一种借助材料疲劳裂纹扩展速率性能来确定三维裂纹应力强度因子的重要实验方法。本文对James-Anderson方法中的疲劳裂纹扩展三维效应进行了分析,并对其进行修正。修正后的James-Anderson方法考虑了疲劳裂纹扩展中由于应力状态而引起的三维效应。研究结果表明:和James-Anderson方法相比,修正后的James-Anderson方法得到的应力强度因子和三维数值方法所得的应力强度因子更吻合。  相似文献
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