自相似多级纳米蜂窝结构表面效应的有限元模拟

在传统有限元模型的基础上建立了考虑表面效应的有限元用户子程序,通过数值模拟结果与经典问题理论解的对比验证了本文模型的正确性。在此基础上,建立了自相似多级蜂窝的有限元模型,并以铝蜂窝为例研究了其由于表面效应引起的不同方向弹性模量的尺寸依赖性。研究结果表明:表面效应对自相似多级蜂窝在扶手椅型方向和锯齿型方向的作用效果基本一致;随着蜂窝结构级数的增加,(111)晶面引起的表面效应对结构的增强效果不明显,但(100)晶面表面效应对结构的软化效果显著增强。本文提出的研究方法为纳米多级蜂窝结构力学性能的研究提供了一种新的研究手段。     

纳米尺度下切削过程的准连续介质力学模拟

采用准连续介质力学方法模拟了镍单晶体刀具在单晶铜工件上的切削过程,深入分析了切削过程中的能量演化?应力场变化和原子位移情况等因素.结合切削过程中位错滑移等塑性行为和原子径向分布理论,揭示了切屑产生的机理,证实了切削过程中已加工表面和体相晶体结构的非晶态变化是切屑产生的主要原因.通过对纳米切削过程不同阶段的模拟表明:刀具的耕犁作用下剪切带的形成和扩展是切屑形成的初始阶段;变质层的产生是纳米切削的中间阶段并构成了加工表面组织;储存在变形晶格中的变形能超过一定值时,晶格被打破,形成非晶态结构是切屑形成的最终阶段.     

简单剪切有限塑性内时理论分析

在有限塑性内时理论中引入Jaumann率、广义Jaumann率、扶率及Wu率,并以此分析了简单剪切大变形问题·　结果验证了简单剪切变形中,采用次弹性或内时刚塑性材料的Jaumann率客观模型,随单调递增的剪切变形剪切应力和法向应力都会出现振荡现象·　这说明振荡现象的出现不取决于弹塑性模型,而与选取不同的客观率有很大的关系·　同时指出在简单剪切大变形时,法向应力并不为零·     

ANALYSIS OF SIMPLE SHEAR ENDOCHRONIC EQUATIONS FOR FINITE PLASTIC DEFORMATION

IntroductionThestress_strainbehaviorofmaterialswithfiniteplasticdeformationisaninterestingissue ,onwhichsignificantprogresshasbeenmadethroughboththephenomenologicalandphysicalapproaches.Thephenomenologicalapproachisbasedoncontinuummechanicsofplasticity .Ithasitsadvantageinsolvingcomplicatedproblemsbecauseofitssimplicity .Mostofphenomenologicaltheoriesareinvolvedintheconceptofcorotationalrates.Thematerialderivativeofstresswasnotobjectiveunderfinitedeformation .TheJaumannratewasusuallyusedbefo…     

选区激光熔化成形区粗糙表面对铺粉质量的影响:离散元模拟

选区激光熔化中, 铺粉质量会极大地影响产品的最终质量. 然而, 成形区粗糙表面对铺粉质量影响的研究较少. 因此, 本文以成形区粗糙表面作为新的铺粉基板, 通过离散元法, 研究铺粉过程中成形区的表面形貌和工艺参数对铺粉质量的影响, 并分析铺粉过程中金属粉末在成形区粗糙表面的颗粒动力学和颗粒沉积机制. 结果表明, 将激光扫描方向与铺粉方向旋转一定角度可有效提高粉末层质量, 增加铺粉层厚可减小成形区粗糙表面对铺粉质量的影响. 减小搭接率可提高成形区对颗粒的滞留能力, 从而使更多的颗粒沉积在成形区, 提高粉床填充密度, 但是粉末颗粒会与成形区的粗糙表面碰撞, 产生颗粒迸溅现象. 此外, 铺粉过程中, 由于成形区粗糙度的增大, 成形区粗糙表面上的粉堆产生的强力链、力拱数量多于表面光滑的成形区. 在滚轮作用下, 力拱断裂导致颗粒重新排列, 形成致密的粉末层. 在成形区边界处, 力拱的产生会最终导致边界处的粉末层出现空斑缺陷. 本研究有助于通过优化工艺提高粉床质量.      

庆祝中国力学学会成立50周年大会暨中国力学学会学术大会'2007会议简介

1 会议概况 值此中国力学学会50华诞之际,为回顾中国力学的光荣历程、展现我国力学的优秀成果、弘扬中国力学的优秀传统、展望新世纪力学学科的发展趋向,中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会'2007(Chinese Conference of Theoretical and Applied Mechanics-2007,CCTAM'2007)于2007年8月20～22日在北京召开.大会由中国力学学会主办,39个单位协办.     

摩擦因素对不同形状压头微压痕测试的影响

本文基于低阶应变梯度塑性有限元,分析了摩擦因素在不同形状压头的微压痕测试中的影响.结果表明对于目前普遍采用的Berkovich 压头(简化为半后顶角为70.3°并具有一定球头半径的圆锥),摩擦的影响并不重要,可以简化为无摩擦情况.而对于Cube-corner压头(简化为圆锥半后顶角为 42.3°),摩擦不可以忽略.同样压深情况下,相对于较钝压头,尖锐压头下材料变形更加激烈,几何必需位错密度更大,同时受摩擦因素影响更加明显.模拟结果还显示,摩擦对卸载曲线的影响可以忽略不计.     

纳米压痕试验中压头尺寸效应的准连续介质法分析

采用准连续介质法模拟了单晶铝纳米压痕试验过程,分析了不同宽度的刚性矩形压头所引起的初始塑性变形特点,获得了载荷-压深、应变能-位移和硬度-压深曲线.从位错理论的角度分析了压头尺寸对纳米压痕测试结果的影响.研究发现:随着压头宽度的不断增大,压头下方位错形核所需要的载荷和压深程度增大,需要的应变能增加,应变能的变化速率递增,纳米硬度值减小,呈现出明显的尺寸效应.同时表明在一定的压入深度下,硬度与压头尺寸之间存在着一定的比例关系,不同尺寸压头获得的硬度值可以相互换算,但当矩形刚性压头宽度大于或等于120时这种尺寸效应消失.研究结果为纳米压痕实验过程中压头尺寸的选择提供了参考依据.     

内时理论在板料成形失稳中的应用

应用Valanis提出的内时本构方程，研究了板料成形的拉伸失稳问题，推导出单向和双向拉伸应力状态下的内时本构方程，据此分析了分散性失稳和集中性失稳。该文推导出应用于拉伸失稳分析时内时理论的近似表达式，它对应于经典塑性理论解，同时给出了内时理论的完整迭代数值解。结果表明内时理论具有很好的适用性。     

扭转双层石墨烯物理性质、制备方法及其应用的研究进展

石墨烯是一种准二维蜂窝网状结构新型纳米材料,石墨烯的层数和构型对其性能产生重要影响.固体中准粒子的量子状态由其本身的对称性质所决定,扭转双层石墨烯打破了对称性,引起了强烈的层间耦合作用,改变了扭转双层石墨烯的电子能带、声子色散、形成能垒等物性,产生了独特的性能,如可以连续调控带隙0-250 meV,光电效应的响应度相比于单层石墨烯提高了80倍,因此对扭转双层石墨烯功能化研究有重大意义.本文同时还论述了扭转双层石墨烯向类金刚石转变的理论与实验研究进展,发现扭转双层石墨烯呈现出具有类金刚石结构与性能特征.进一步阐述调控扭转双层石墨烯的扭转角度对其内在性能的影响,揭示这种新型纳米结构在原子层次的行为特征.最后介绍了如何调控制备扭转双层石墨,分析其调控机理,讨论了各种制备工艺的不足与发展趋势.因此本文从扭转双层石墨烯的输运性质、晶体结构转变、制备三个方面展开阐述,并对其在先进电子器件领域的潜在应用进行了展望.