微尺寸单晶金属应变突变现象的随机有限元分析

微米尺寸单晶柱体的压缩实验发现,在其塑性变形过程中应变会发生突变,致使塑性流动呈现明显的间歇性. 通过随机有限元方法,分析了微米尺寸和块体镍单晶柱体在混合加载方式下的间歇性塑性流动行为. 同时,结合镍单晶柱体的实验数据以及基于经典晶体塑性理论的有限元方法,对近期新建立的理论模型进行了分析研究. 结果表明:新理论模型能够捕捉应变突变的发生;对于块体材料,新模型计算结果与常规晶体塑性有限元结果以及实验结果均比较吻合;当单晶柱体尺寸减小至几十μm左右时,新模型预测结果仍然能够与实验结果保持一致;微柱体的塑性流动是通过一系列的应变突变行为实现的.     

金属薄膜中的微尺度热传导

为解决微尺度下金属薄膜中的热传导问题，利用电子-声子相互作用的抛物型两步热传导模型，考虑金属晶格对热传导的效应，研究了一半无限大金属薄膜在边界上受简谐温度作用的一维热传导问题，应用拉普拉斯变换及数值反变换技术，得到了温度的分布，并考虑了金属晶格相对热扩散率F1、电子相对热扩散率Fe、热松弛时间比B及外加简谐温度频率ω的效应对金属薄膜中温度分布的影响．研究结果表明：晶格对温度分布有显著的影响；薄膜中的温度及热影响区随着Fe的增大而降低、变小，而随F1、B及ω的增大而增高、变大；热在薄膜中以有限的速度进行传播．     

镍基单晶高温合金微尺度磨削温度仿真

针对镍基单晶高温合金具有较强各向异性以及镍基单晶高温合金微尺度磨削温度场研究较少的情况,建立了基于Hill模型的三维磨削温度仿真模型,并采用任意拉格朗日－欧拉法(ALE),实现单晶材料微磨削过程有限元温度仿真,分析微磨削过程中的温度场分布及其变化情况,研究了不同磨削深度、磨削速度以及不同晶面(100),(110)和(111)对微磨削温度的影响规律.结果显示:微磨削高温区发生在磨粒前表面与工件接触的半椭圆形区域,即第Ⅱ温度区;磨削区域温度随着磨削深度增加而增加,随着主轴转速增加而增加;在镍基单晶高温合金不同晶面内微磨削时,(111)晶面温度最高,(110)晶面次之,(100)面微磨削温度最小.     

煤岩体失稳的突变理论模型

用突变理论的方法研究了在水平力和垂直力作用下煤岩体的稳定性问题。导出了系统的总势能函数表达式并建立了该系统的尖角型突变模型，得出了水平力和垂直力控制空间中使系统失稳的分叉集并分析了由于它们的变化而导致煤岩体状态突变的过程。     

边坡水平卸荷裂隙的突变理论模型

将水平卸荷裂隙看作是一个包含软弱结构面和围岩的力学系统，在边坡形成过程中，结构面介质本构性质的软化会引起失稳现象，通过力学模型讨论了水平卸荷裂隙现象，该模型对应于突变理论的尖灭型（Ｃｕｓｐ）突变模型，从理论上分析了卸荷裂隙的突变条件，并提出了临界失稳点的位移值，该值对边坡的设计，施工方案，开挖以及长期运行的监测具有实际意义。     

微小气候理论模型的数值计算

为数值求解微小气候热湿传递理论模型，通过定步长隐式差分法对所建立的数学模型进行数值分析，并编制了计算机模拟分析微小气候区动态热湿传递过程的应用程序。     

金属板材异步轧制力理论模型

目前板材异步轧制解析模型计算精度不高,不便于进行异步轧制参数的研究。本文运用平面应变主应力法将作用于金属板材截面单元的非均布剪切力引入平衡方程,并采用考虑剪切力的屈服方程建立了板材异步轧制解析模型,同时在解析方程中引入修正系数,给出了轧制力和轧制力矩的计算模型。结果表明,截面单元的非均布剪切力是影响平面应变主应力法解析金属板材异步轧制力学模型计算精度的关键因素,藉此建立的板材异步轧制解析模型的计算结果与实验结果具有更好的一致性,不但提高了主应力法的计算精度,而且计算效率高,适于编程计算与控制,更便于表征不同异步轧制参数下轧制力和轧制力矩的分布规律,以及板材异步轧制翘曲模型的准确建立。     

尖点突变理论模型在岩质边坡的应用研究

建立尖点突变理论模型,对岩质边坡进行研究,考察地下水对边坡软弱介质的影响,并分析滑坡的形成机制以及边坡系统发生突变失稳的必要条件,即介质岩体的刚度比下降是边坡快速失稳的重要因素.结果表明,临界滑动稳定系数Kc 1的边坡并不一定会发生失稳,而Kc1的边坡有可能蠕滑失稳.验证尖点突变理论在边坡分析中的应用,可为边坡稳定性分析提供参考.     

微小气候热湿传递理论模型

综合考虑微小气候区的热湿传递现象，将温度梯度和水蒸汽压力梯度作为主要驱动力，同时考虑热湿相互耦合作用及相变过程中发生的蒸发冷凝现象，建立了一种反映微小气候热湿传递现象的机理模型。     

微尺度传热学进展

综述微尺度热科学的理论建模、实验测试方法及计算机模拟等三方面的研究进展,重点讨论各理论模型的适用条件及优缺点.从线性波尔兹曼传输方程的解得出声子散射热传输方程.体积和重量不断减少的半导体微尺度器件中的非金属薄膜材料传热机理的研究将会促成一些新的工程应用,有可能开辟新的市场,并为有关基础探索提供了崭新的研究手段.     

微尺度热传导的研究进展

介绍微尺度传热的研究方法及成果、微型换热器的结构，分析松弛时间理论近似线性化Boltnmnn方程散射项的实用性和局限性．提出微尺度热传导的时空问题，微冷却系统概念．微／纳米、飞／皮秒的传热问题，对传统工程热物理既是一场挑战，也是一场机遇。     

土地演化中的突变现象

结合梁滩河流域土地的演化特征和演化过程，认为土地演化中的突变包括平衡相变和非平衡相变两种形式，其中，非平衡相变是推动土地向新的有序结构演化手基本原因，土地的学业伦方向是由所在地区的生物气候条件决定的。     

推广Duffing方程的突变现象

本文利用奇异摄动方法,讨论了一类推广Duffing方程。结果表明,具有非线性项βx~(2n+1)(n=1,2,3,…)及其组合形式的比类方程其振幅——频率响应曲线相似,均出现分岔突变现象。     

改进的光纤布喇格光栅应变传感器理论模型

采用微扰法,从FBG受到应力产生应变以后模式场变化的角度,探讨了传输常数和有效折射率的变化,同时对FBG的应变灵敏度系数得出了更精确的结果.研究发现,在1 520 nm到1 610nm波长范围内,轴向应变灵敏度系数介于0.784 4到0.784 6之间,横向应变灵敏度系数介于0.706 5到0.706 7之间,波长漂移跟应变大小有很好的线性关系,波导效应引起的波长漂移是应变的二阶小量,数值很小,对于FBG受轴向应力的情形可以忽略.FBG中心波长漂移的应变灵敏度系数跟布喇格波长的应变灵敏度系数近似相等.     

金属切削过程的分叉与突变

在非自由切削理论模型和最小能量原理的基础上，从理论上分析了金属切削过程中的分叉和突变现象，并得到了实验的证明．揭示了在同样的切削条件下，金属切削过程中可能呈现出不同的物理状态（分叉和突变），它依赖于切削的初始状态．     

金属切削过程的分叉与突变

在非自由切削理论模型和最小能量原理的基础上，从理论上分析了金属切削过程中的分叉和突变现象，并得到了实验的证明。揭示了同样的切削条件下，金属切削过程中可能呈出现不同的物理状态（分叉和突变），它依赖于切削初始状态。     

应变速率对金属力学性能的影响

一、前言金属材料在动态塑性变形过程中的力学性能和本构方程的研究,是一个十分广泛和重要的课题。此研究主要是在快速加载下材料进入塑性状态以后,各点的运动及应力和应变关系的确定。快速加载情况下,金属材料塑性变形的机理非常复杂,影响的因素较多。许多研究表明,在快速加载情况下,金属进入塑性变形状态,比在缓慢加载(静态)时产生更高的应力,即     

板金属成形极限应变的研究

本文依据Hart的微分型本构关系,引进一般意义上的初始塑性不均匀性的概念,推导出了正交各向异性板金属材料在一维和二维情况下发生失稳和断裂的极限应变的解析式,并将本文的理论分析结果与有关文献的典型实验结果进行了比较,两者基本吻合.     

新型高性能金属玻璃纤维应变传感器

目前,商业应变片的应变敏感材料是丝状或是箔状的,因为它们的电阻率较低且不能做得很细,所以其性能和可靠性都不太好．尺寸更小的以单根应变敏感材料为敏感元件的应变传感器一直是人们追求的目标,自第一个商业化应变片诞生开始人们就一直致力于实现该目标．而用传统的应变敏感材料是无法实现的．之前我们已经研究了金属玻璃纤维的压阻效应,已经证实它们是一种性能优异的应变敏感材料．用高电阻率和极细的单根金属玻璃纤维做成的应变传感器能实现人们长期以来追求的目标．     

深过冷金属熔体中单晶形成的临界条件

将形核率和晶体生长速度对过冷金属结晶晶粒数的影响用过冷度统一起来，建立了过冷金属结晶晶粒数随金属热力学过冷度变化的理论关系。结果表明：过冷金属的结晶晶粒数随金属热力学过冷度的增大而减小，过冷度增大到一临界值后，过冷金属的结晶晶粒数减小到１；所得到的在过冷金属熔体中形成单晶的理论判据与有关实验结果完全吻合。