植物细胞力学模型研究进展

植物细胞在结构上具有特殊性, 即细胞壁和胞内物质在力学性质上差异很大. 因此其力学模型的研究具有特殊意义. 植物细胞力学模型是植物组织力学行为的研究基础, 是连接宏观与微观生物力学发展的桥梁, 在农业和食品加工等领域中有重要的潜在应用价值. 本文就目前国际上在细胞力学模型研究中所采用的模型形式和理论分析与数值模拟等方法做较全面而简要的介绍, 并对本领域中存在的现实问题加以论述, 希望能够对我国在细胞力学领域的研究有所帮助.      

基于膜理论的细胞压痕力学模型

基于膜理论和细胞压痕实验,本文提出了一种可用于分析细胞变形的新的力学模型,通过对乳胶球和聚氯乙烯(PVC)球进行宏观压痕试验、理论分析以及与不同细胞压痕试验曲线的比较,验证了细胞力学模型的适用性。同时,利用新模型对单个软骨细胞进行了具体的力学分析,得到了细胞的力学参数、细胞膜表面的应力分布等,为单细胞力学特性的研究提供了一种新思路。     

大型沉井结构施工力学模型的研究

大型沉井结构是当今应用较广的基础工程,由于沉井结构的规模大,工区土层复杂,存在有许多不确定性因素。使得施工过程的力学模型比较难确定。迄今尚缺乏可供借鉴的理论研究。由于施工的关键是保证沉井的均匀下沉,控制终沉和防止突沉,为此,建立合适的施工力学模型以预测下沉量和开挖量之间的关系就十分必要,考虑到混凝土沉井在土体中下沉时,其本身的变形很小,可以忽略其影响,本文从多自由度刚体运动的角度,建立沉井下沉过程的动态力学模型。为验证所建模型的正确性,本文对一实际工程进行了数值仿真计算。并将计算结果与实测结果进行了对比。结果表明,所建立的力学模型能较好地反映沉井下沉的工程实际,因而可以应用该模型对沉井下沉进行预测分析。从而有助于指导沉井的实际施工。     

用结构分析程序模拟瞬态温度场和某些粘弹性力学问题

用结构分析程序模拟瞬态温度场和某些粘弹性力学问题曲圣年，焦柯（北京大学，１００８７１）关键词结构分析程序，瞬态温度场，模拟，粘弹性力学１引言扩大已开发的软件的使用范围，以解决更多问题，是人们努力的方向．本文应用退化模拟方法，不需要两个方程相同．只要一...     

简论岩体的力学模型

从岩体的地质特征和力学行为出发，分别讨论岩体的力学模型，运用劳丹的科学合理性模式分析连续介质和不连续介质两类力学模型的作用和地位，提出两类模型不是对产的而是互补的，今后的发展是建立既能反映性又能反映不连续性的统一的岩体力学模型。     

薄壁细胞受微吸管与探针共同作用接触模型及数值模拟

建立了以典型的薄壁球型植物细胞为原型的细胞、微吸管及探针接触模型.模型的细胞壁采用封闭球形薄膜,其本构关系为体积不可压超弹性,膜球内充满有压流体以模拟细胞质.应用轴对称几何非线性方法得出了基本微分方程组,并应用龙格-库塔法进行了求解;同时,应用流固耦合有限元法进行了数值模拟以资比较.两种方法得出了较为一致的变形和应力分...     

力敏感受体介导细胞功能调控的力学生物学研究

细胞膜是细胞与外部环境进行物质与能量交换的界面, 是调节细胞正常生命活动的重要结构基础. 细胞膜上力敏感受体可通过力学作用方式参与并影响细胞的力信号转导等功能. 整合素和钙黏素是细胞膜上典型的力敏感受体, 可介导细胞与细胞周围基质或邻近细胞发生力学作用, 并将力学刺激信号转导为生化信号, 进而激活细胞内一系列应答反应, 最终影响细胞生长、分化、增殖、凋亡和迁移等功能. 力敏感受体介导细胞功能调控研究已成为探索细胞主动响应外界复杂力学微环境的力学生物学机制的关键, 为进一步深入认识生理和病理状态下细胞功能变化规律, 为揭示疾病的发生、发展机制提供重要的力学生物学理论与实验依据. 本文总结了力敏感受体介导细胞功能调控的国内外研究进展; 介绍了黏附界面处典型力敏感受体的结构和功能; 总结了这些力敏感受体参与的细胞力信号感知与响应的数理模型; 概述了细胞通过力敏感受体进行力学信号转导的过程; 介绍了黏附介导细胞功能调控的力学生物学过程和机制; 简述了体外构建模拟细胞力学微环境中细胞−细胞外基质和细胞−细胞力学相互作用的技术; 指出了力敏感受体介导细胞功能调控的力学生物学研究发展趋势和未来方向.     

剪切载荷作用下植物细胞的力学特性分析

根据植物细胞的结构特点,以二维问题为研究对象,在已建立的植物单细胞力学模型的基础上,利用有限元方法和MATLAB计算软件研究了单细胞受到剪切载荷作用时,外力、应力、应变及内压间的相互关系,给出了关系曲线图。得出了在剪切情况下,外力、应力、应变及内压之间的关系是非线性的;细胞内压改变量随外力或细胞变形或细胞壁应力的增加而增加;细胞壁的应力随剪切力的增大而增大;细胞将在哪个方向破裂等6个结论。     

机敏材料和机敏结构的力学分析

机敏材料是一种具有传感和执行的双重功能的功能材料，它无需外界的帮助，而本身就可以在电、磁、热、机械运动、光、声、化学、流变等等性能中的几项之间产生耦合行为，当机敏材料和具体结构形式结合在一起时便构成了机敏结构。本文重点介绍了比压电体更为一般化的线性电磁热弹性固体的一些基本理论，综述了压电体的材料力学分析以及压电体在机敏结构控制中的力学行为分析。最后则简略讨论了其它机敏材料中的力学分析。     

考虑对流效应和磁场的CMP模型及其数值模拟

推导了具有对流效应的化学机械抛光(chemical mechanical polishing,CMP)润滑模型,研究各参数对压力场分布的影响.在此模型基础上,研究了磁流体抛光液在外界磁场作用下的润滑模型,以及外磁场对抛光过程中压力场分布的影响. 数值结果表明,具有对流效应的润滑模型的压力分布与已有经验结果更一致,能更为有效地解释CMP过程中的负压现象; 进一步通过外界磁场的作用, 可以有效地改变磁流体CMP的压力分布,这为实现对晶片的全局抛光提供了一种可供参考的新途径.      

含能材料装药的损伤及力学性能研究进展

研究含能材料的损伤和力学性能对于指导含能材料配方和结构件设计,以及对含能材料进行安全性评估和寿命预测等都具有重要的意义.损伤一方面使含能材料的力学性能劣化,另一方面还影响含能材料的感度、燃烧甚至爆炸性能.本文对含能材料损伤和力学性能的研究现状进行了综述和归纳.对含能材料损伤的产生、实验模拟、主要损伤模式,损伤对含能材料的感度和燃烧性能等的影响,炸药单相材料的性质,影响含能材料力学性能的因素以及损伤本构关系等进行了介绍.对其中的一些关键问题和热点问题进行了分析,并对今后需要开展的工作发表了一些看法.      

发育生物学中模式形成的力学模型

对所有多细胞生物体而言,其个体发育均涉及由初始的单个细胞开始,经过在时间和空间上细胞有序地增殖、凋亡、分化、迁移等诸多过程,并最终生成物种特异的生物模式.对模式形成的机制的探讨一直是发育生物学的中心课题.目前已就这个问题积累了大量的分子生物学、生物化学、数学、力学等多学科的研究数据并提出了一些模式形成的理论,然而,迄今为止,模式形成的真正机制仍然很不清楚而需进一步的深入探索.本文简要介绍了生物发育过程中模式形成的一些典型的力学模型,重点在于力学模型的建立及其模型本身的介绍,而对其数值模拟和具体应用很少涉及.      

胞体椭球比对泡沫塑料力学性能的影响

本文通过数值法研究了胞体椭球比对材料模量及泊松比的影响；在单向受力情况下，研究了变形对材料孔隙度、椭球比、杨氏模量和泊松比等材料参数的影响。     

高温条件下材料与结构力学行为的研究进展

本文回顾了最近十年来材料与结构高温力学行为若干热点问题的研究进展,包括高温下材料力学行为的多尺度特性、多组元材料的蠕变力学性能、拘束条件下的高温断裂理论、高温下的结构安全评定理论等.指出:为了保障重大高温装备的安全运行,并为高技术工艺装备的实现提供理论支撑,必须实现时间尺度与空间尺度上的事件的转换与关联,解决高温材料老化的物理化学动力学问题,理清应力应变场与化学动力学过程的相互作用;应强化材料界面缺陷及高温结合强度的微观测量方法与理论分析的研究;需要进一步研究损伤影响下的实际蠕变裂尖应力场,精确描述拘束效应的蠕变裂纹扩展速率模型,以进一步建立拘束下的高温断裂理论;在高温结构的安全评定方面,在目前的失效评定图基础上引入与材料、结构同时关联的损伤维度(时间相关),可望实现较为复杂损伤机制下的失效评定.     

石墨烯力学性能研究进展

石墨烯是近年来发现的由单层碳原子通过共价键结合而成的具有规则六方对称的理想二维晶体, 是继富勒烯和碳纳米管之后的又一种新型低维碳材料. 由于具有非凡的电学、热学和力学性能以及广阔的应用前景, 石墨烯被认为是具有战略意义的新材料, 近年来迅速成为材料科学和凝聚态物理等领域最为活跃的研究前沿. 本文简要介绍了研究石墨烯力学性能的实验测试、数值模拟和理论分析方法, 重点综述了石墨烯力学性能的最新研究进展, 主要包括二维石墨烯的不平整性和稳定性, 石墨烯的杨氏模量、强度等基本力学性能参数的预测, 石墨烯力学性能的温度相关性和应变率相关性、原子尺度缺陷和掺杂等对力学性能的影响以及石墨烯在纳米增强复合材料和微纳电子器件等领域的应用, 最后对石墨烯材料与结构的力学研究进行了展望.      

缝合复合材料制备工艺和力学性能研究

从缝合复合材料的工程实际应用、工艺、力学性能、分析方法等方面对缝合复合材料的制备工艺和力学性能研究发展状况进行了比较全面系统的阐述与分析,重点介绍了缝合复合材料的各种力学性能及其强度分析模型.在强度分析模型中, 介绍了弹性矩阵场函数和缝合复合材料强度场的概念.缝合复合材料在结构整体性、层间性能以及低速冲击损伤阻抗等方面具有明显的优势,克服了普通层合板层间性能以及低速冲击后压缩性能低的弱点. 但是,缝合复合材料的工艺相对比较复杂,缝合对层合板的部分面内力学性能存在一定的负面影响,而且在湿热环境条件下其层间强度高的优势无法发挥.在选用缝合时,应根据所用层合板的铺层顺序及其使用的环境条件,同时还应兼顾缝合对铺层面内力学性能的影响, 决定是否使用缝合结构.在湿热性能要求不高的结构中, 如导弹结构,缝合复合材料已经得到了很好的应用.      

SIMULATIONS OF MECHANICAL BEHAVIOR OF POLYCRYSTALLINE COPPER WITH NANO-TWINS

Mechanical behavior and microstructure evolution of polycrystalline copper with nano-twins were investigated in the present work by finite element simulations. The fracture of grain boundaries are described by a cohesive interface constitutive model based on the strain gradient plasticity theory. A systematic study of the strength and ductility for different grain sizes and twin lamellae distributions is performed. The results show that the material strength and ductility strongly depend on the grain size and the distribution of twin lamellae microstructures in the polycrystalline copper.     

钢-混凝土组合结构抗震性能研究进展

钢-混凝土组合结构的抗震性能受到了工程研究领域的广泛关注. 本文总结了国内外研究者在组合梁、组合柱、组合节点及组合框架结构抗震性能方面的试验研究概况,分析了组合构件的作用机理及地震损伤演化累积效应,讨论了钢-混凝土组合结构地震反应分析的数值模型,包括微观模型、宏观模型以及近年来迅速发展的多尺度模型,并阐述了组合结构抗震性能评价指标及抗震性能水平的确立方法.