螺旋焊线管局部噘嘴应力集中分析

螺旋焊缝局部噘嘴问题是复杂的三维问题，至今没有现成的安全评定公式可以利用，也难以获得纯粹的理论解。应“西气东输”工程之需，本文利用现有直焊缝理论基础，建立了该问题的力学模型，获得了应力集中因子的显式解，给制订螺旋焊线管几保缺陷的安全评定标准提供了理论基础。利用商用有限元工具ABAQUS对螺旋焊线局部噘嘴进行的系统分析显示，本文提供的理论解具有很强的预测能力。     

纳米力学的数值模拟方法

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.     

非公度接触石墨烯层间摩擦对压入深度的依赖性

近年来, 以石墨烯为代表的层状二维纳米材料的摩擦力学行为受到广泛关注, 许多新的纳尺度摩擦现象、规律及机理被陆续报道, 推动纳米摩擦学取得了重要进展. 然而, 由于纳米级摩擦十分复杂, 在建立摩擦力与影响因素之间的直接关联方面依然进展非常缓慢. 本文利用分子动力学模拟方法, 研究了衬底支撑石墨烯基底与石墨烯滑片之间的摩擦行为, 着力考察了非公度接触情况下的摩擦规律. 结果表明, 石墨烯滑片和基底之间的摩擦力与压入深度直接相关, 说明压入深度可作为纳尺度摩擦力的重要度量指标. 特别地, 法向载荷和衬底刚度对石墨烯摩擦的影响，都可通过压入深度归一化处理. 该结果对理解二维材料表面弹性影响的摩擦规律具有重要的理论意义.     

非公度接触石墨烯层间摩擦对压入深度的依赖性

近年来, 以石墨烯为代表的层状二维纳米材料的摩擦力学行为受到广泛关注, 许多新的纳尺度摩擦现象、规律及机理被陆续报道, 推动纳米摩擦学取得了重要进展. 然而, 由于纳米级摩擦十分复杂, 在建立摩擦力与影响因素之间的直接关联方面依然进展非常缓慢. 本文利用分子动力学模拟方法, 研究了衬底支撑石墨烯基底与石墨烯滑片之间的摩擦行为, 着力考察了非公度接触情况下的摩擦规律. 结果表明, 石墨烯滑片和基底之间的摩擦力与压入深度直接相关, 说明压入深度可作为纳尺度摩擦力的重要度量指标. 特别地, 法向载荷和衬底刚度对石墨烯摩擦的影响，都可通过压入深度归一化处理. 该结果对理解二维材料表面弹性影响的摩擦规律具有重要的理论意义.     

分子动力学模拟的冷冻原子法

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．     

核心通识课“无处不在的力学”的教学实践

力学通识教育对培养学生科学与工程素养具有重要意义。本文基于核心通识课“无处不在的力学”的多轮教学实践,对多学时条件下的力学通识课程的组织与实施进行了探索,建立形成了“学科规划、多人授课、专人负责”的通识课程管理模式、“价值引领、知识传授、能力培养”相融合的课程理念和“讲授式教学、研讨式教学、研究型教学”相结合的多元教学模式。课程开设以来,学生选课踊跃,教学团队投入度高,促进了学生科学与工程素养的提高,扩大了力学学科在师生中的影响。     

原子尺度毛细凝聚的开尔文方程

实验表明宏观尺度建立的开尔文方程经适当改造后依然可描述原子尺度水的毛细凝聚现象.      

45°载荷作用下单分子层的微屈曲分析

通过发展Chisks和Parnes提出的弹簧模型模拟了单分子层的微屈曲现象,结果显示,单分子层的屈曲模态由其横向抗弯刚度及其与基体间粘结刚度密切相关。随着涂层横向抗弯刚度的升高和涂层与基体粘结刚度的降低,屈曲模态趋于光滑且临界屈曲载荷降低。单分子层的纵向抗剪能力对其稳态值没有影响,但临界屈曲载荷会随纵向抗剪力的增大而减小。此外,还给出了单分子层不发生屈曲的临界判据,对于工程设计具有指导意义。     

原子尺度摩擦研究进展

原子尺度摩擦问题是纳米摩擦学研究的重要组成部分, 也是近年来备受关注的热点问题之一. 原子尺度摩擦规律与宏观摩擦显著不同, 涉及更为复杂的力学机理, 受多种因素影响, 呈现出许多特有的现象和特点. 本文结合近年来无磨损原子尺度干摩擦领域的研究进展, 简要介绍了现阶段原子尺度摩擦的主要研究手段和方法, 概括了载荷、温度、相对速度以及表面特征等因素对摩擦规律的影响, 归纳了原子尺度摩擦中特有的一些力学现象, 并对未来该领域需要特别关注的问题做了初步展望.     

非公度双壁碳纳米管的层间摩擦

由于层间距和手性的耦合影响,非公度双壁碳纳米管的层间摩擦行为比较复杂,其规律至今仍不清楚.论文采用分子动力学模拟方法,研究了非公度双壁碳纳米管的层间摩擦特性.总体来说,层间距较小或层间手性角差较小时,层间摩擦力较大.当层间手性角差在10°以上时,层间接触接近非公度接触,层间摩擦力几乎不受层间手性影响;此时在层间平衡位置附近(0.34±0.02nm),层间摩擦力与层间距之间近似呈线性关系.无论层间手性如何匹配,边界原子所受摩擦力总是大于内部原子所受摩擦力,显示边界效应是纳尺度摩擦中的一个普遍现象.