FCC辐照金属铜材料中氦泡平衡内压的分子模拟及其尺度效应

氦泡内的氦密度及其内压对含氦泡辐照材料的力学性能具有重要影响，本文采用分子模拟方法系统地研究了面心立方金属铜材料内氦泡平衡内压及其尺度效应、温度效应和引起的应力场。基于能量最小原理与应力平衡准则，提出了确定平衡内压的方法，研究发现：1）采用能量最低原理与应力平衡准则所获得的平衡内压是自洽的；2）存在一个临界尺度，当氦泡孔径小于该临界尺度时，平衡内压出现反常尺度效应，即当氦泡孔径小于3nm时，平衡内压并不随孔径减小而明显增大，甚至出现减小的异常现象；3）传统采用基于球形孔洞的理论公式估算严重高估了氦泡平衡内压，引起的误差随氦泡孔径减小而显著增大，如孔径为3nm时，误差超过63%；4）由于纳米孔洞多面体特性和材料的各向异性，即使在平衡内压条件下，基体铜材料内仍存在一定的应力分布，该应力体现出显著的局域特征，即随着距孔洞中心距离的增加而快速下降。此外，本文还提出采用时间平均叠加区域平均来减小热涨落对应力场的影响，取得了较好的效果。     

单向应力条件下松弛时间率相关的非线性粘弹性本构模型

基于单向拉伸实验研究和内变量理论 ,提出了一种新的简单的一维非线性粘弹性本构关系 .对两种粘弹性材料 ,即高密度聚乙烯和聚丙烯进行了不同加载速率作用下的拉伸实验研究 ,实验结果表明 ,两种材料的应力应变关系与加载速率相关 ;对材料的应力应变实验数据进行拟合发现 ,材料的松弛时间具有很强的应变率相关性 ,当应变率发生数量级变化时 ,材料的松弛时间也发生数量级的变化 .采用内变量理论 ,导出了在单轴应力条件下松弛时间率相关的非线性粘弹性本构关系的迭代形式 ,并给出其收敛条件 .当采取一次迭代形式时 ,本构关系退化为松弛时间率相关的Maxwell模型 .数值拟合的结果表明 ,一次迭代形式的本构关系就可以很好地拟合和预测实验结果 .     

从大学的理念谈力学本科人才培养

21世纪信息技术、微纳米技术和生物技术等新兴领域的高速发展给力学专业的人才培养带来了机遇与挑战。本文简单介绍了高等教育的基本理念与发展及其在中国的演变。通过分析现阶段社会发展的需求和力学发展的趋势,阐述了力学本科的培养目标应该是具有宽广的人文素养和深厚的专业知识的创新型人才。本文结合上海大学二十余年来理论与应用力学本科人才培养的实际情况,对实现这一目标提出了几点参考建议。     

An Approach for Calculating Strain Distributions in Arbitrarily Shaped Quantum Dots

We study strain distribution inside and outside an arbitrarily-shaped quantum dot (QD) buried in an infinite isotropic medium. By defining a very simple vector, we derive a compact formula for stress fields expressed by an integral over the interface between the QD and its surrounding material. Using this method, the analytical solution for a cuboidal QD is obtained, which is different from the previous result. It is shown that our solution satisfies the traction continuity condition on the interface. Based on this solution, it is found that the strain field in the cuboidal QD in the semiconductor heterostructure is sensitive to its height. In addition, the strain distribution around a hemispherical QD is also calculated and demonstrated.     

金属材料力学性能的辐照硬化效应

开展金属材料力学性能的辐照硬化研究对抗辐照材料的设计及工程应用具有重要意义.材料辐照损伤效应主要包括材料原子移位产生的辐照缺陷以及由核反应产生的氢、氦等气体杂质对材料性能的影响.金属材料的辐照效应主要包括辐照硬化、辐照脆化和辐照蠕变等.该文主要综述在低温(T<0.3 T_m,T_m是材料的熔点温度)和低辐照剂量下,由原子移位损伤产生的辐照缺陷所导致的辐照硬化行为,即受辐照缺陷的影响,材料的强度会升高.材料的晶粒     

半导体量子点结构的特性及力学研究进展

量子点结构具有独特而优异的光学和电学等性能, 是当前国际研究的热点问题之一.量子点异质结构中的弹性场会对量子点结构的制备、加工及其光学和电学等物理性能产生重要影响. 本文以此为背景, 从低维量子限制系统所遵循的量子力学规律及其特点、半导体量子点的物理性能及表征、半导体量子点制备技术等方面较为全面地介绍半导体量子点结构的研究进展, 并着重介绍在半导体量子点结构的力学研究方面以及力学性能与物理性能耦合研究等方面的一些研究结果.      

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。     

刍议大类招生形势下力学专业怎么办？

在大类招生形势下,不少高校力学专业出现了修读生源减少、生源质量下降的情况,不利于力学学科的整体发展。针对此问题,从力学专业招生面临的形势、力学学科的优势、以及大类分流工作的实践三个方面,探讨如何做好力学专业大类分流工作。     

FCC辐照金属铜材料中氦泡平衡内压的分子模拟及其尺度效应

氦泡内的氦密度及其内压对含氦泡辐照材料的力学性能具有重要影响,本文采用分子模拟方法系统地研究了面心立方金属铜材料内氦泡平衡内压及其尺度效应、温度效应和引起的应力场。基于能量最小原理与应力平衡准则,提出了确定平衡内压的方法,研究发现：1）采用能量最低原理与应力平衡准则所获得的平衡内压是自洽的;2）存在一个临界尺度,当氦泡孔径小于该临界尺度时,平衡内压出现反常尺度效应,即当氦泡孔径小于3nm时,平衡内压并不随孔径减小而明显增大,甚至出现减小的异常现象;3）传统采用基于球形孔洞的理论公式估算严重高估了氦泡平衡内压,引起的误差随氦泡孔径减小而显著增大,如孔径为3nm时,误差超过63%;4）由于纳米孔洞多面体特性和材料的各向异性,即使在平衡内压条件下,基体铜材料内仍存在一定的应力分布,该应力体现出显著的局域特征,即随着距孔洞中心距离的增加而快速下降。此外,本文还提出采用时间平均叠加区域平均来减小热涨落对应力场的影响,取得了较好的效果。     

Matlab在工程力学课程教学中的实践

 针对工程力学中复杂的计算问题，在教学的过程中注重概念的分析、推理过程与 数学模型的建立，将数值计算交给计算机，运用Matlab大型数学计算软件编制程序计算， 提高了教学的效率.