松质骨拉伸细观分析的实验研究

设计了扫描电镜内专用的加载装置,研究了松质骨受拉时胞体结构的细观力学行为,获得了不同加载条件下的松质骨SEM照片和断口SEM照片,为分析松质骨变形机理和破坏机理提供实验基础,也为同类研究提供有益参考。     

激光冲击喷丸与激光辐照LY12铝合金材料拉伸力学行为的实验研究

为了研究激光冲击喷丸与激光辐照处理后LY12铝合金材料的微尺度变形特点和失效机理,对经过不同激光功率密度处理后的LY12铝合金材料,在扫描电镜下进行了原位拉伸力学行为和失效机理研究。在扫描电子显微镜（SEM）下,得到各组试件的拉伸载荷曲线和不同载荷下的微观区域图像,并利用数字图像相关技术进行不同载荷下的微观区域全场变形分析,并对拉伸断口形貌也进行了分析。研究表明：激光处理的功率大小对LY12铝合金拉伸最大载荷有明显的影响,激光处理的交界处有较强的应变集中。     

液晶高弹体的光致变形与弯曲行为研究

本文研究了一类光敏液晶高弹体在紫外光照射下的变形和弯曲行为。在分析了近年发现的光敏液晶高弹体中光致变形的机理和规律的基础上,给出了该材料一维变形本构关系,研究其变形行为,进而利用铁木辛科双金属片弯曲的思想建立了梁的光致弯曲模型。     

离子交换膜金属复合材料力－电耦合变形数值模拟

本文基于电场-化学场-机械场耦合作用机理,采用数值模拟方法,研究离子交换膜金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composites 简称IPMCs)宏观变形的细观机理。借用大型商业有限元软件ANSYS开发平台,结合MATLAB编制用户子程序,制定了数值分析流程,给出了典型IPMC悬臂梁宏观挠曲变形结果。文章重点研究了IPMC板迭层结构的输出力效率、金属电极层的厚度最佳值和非均匀挠曲变形细观机理的宏观分析方法,计算结果与实验比较以显示数值方法的正确性。文章的研究结果对材料工作者合理的制作IPMC致动器产品,具有理论指导意义。     

滑动蒙皮变后掠气动力非定常滞回与线性建模

针对低速不可压条件下滑动蒙皮方式变后掠过程中非定常动态气动特性开展了3方面的研究工作: (1)飞行器变形过程中非定常动态气动特性风洞试验技术研究;(2)变形过程中滞回效应研究和机理分析; (3)基于风洞试验结果开展变形过程中非定常动态气动力线性建模. 初步研究表明: (1)采用强迫振荡法可以有效地获取变形过程中非定常动态气动力滞回效应; (2)造成变形过程中气动滞回效应的机理有两个即``动边界效应'和``流场结构滞回效应', 造成滞回效应的机理可能主要在于后者; (3)引入升力系数和俯仰力矩系数随后掠角变化率的动导数概念, 可以建立变形过程中非定常动态气动力线性模型.      

凸轮挺杆摩擦副磨屑的分析研究

本文用多种方法收集和制备了凸轮挺杆磨损过程中的磨屑样品,对磨屑的大小,几何形状及形貌特征进行了系统的扫描电镜观察分析,为不同形式磨损的形成机理提供了直接的证据。并表明磨屑的分析研究对监测磨损过程及研究磨损机理是一个十分重要的手段。     

滑坡地段隧道变形机理的模型试验研究

通过室内地质力学模型试验,研究了滑坡地段坡体变形与隧道的相互作用机理、围岩和衬砌压力的变化规律以及坡体和隧道的变形特征,着重研究了滑带土浸水软化及发生蠕变时坡体变形与隧道的相互作用关系。本文的成果可为该类病害的预测预报和有效整治提供科学依据。     

金属玻璃基复合材料的变形行为及本构关系研究综述

金属玻璃及其复合材料因其优良的力学性能而具有良好的应用前景,相关研究方兴未艾. 本文主要总结国内外的研究成果并结合本课题组的最新研究工作,针对块体金属玻璃基复合材料的变形行为、增韧机理和本构关系研究现状进行较为全面的综述. 首先,对近几十年来在块体金属玻璃基体材料的变形行为与失效机理以及本构关系研究方面的丰硕成果进行简要回顾. 其次,从实验研究和数值模拟两方面,重点对金属玻璃基复合材料的变形行为与失效机理研究成果进行介绍,总结了金属玻璃基复合材料的塑性变形、增韧机理及影响因素. 然后,对金属玻璃基复合材料的本构关系研究最新进展进行评述,重点介绍了均匀化方法在该领域的应用. 作为代表,较为详细地介绍了作者新近提出的一个二次均匀化的方法,并在此基础上,结合纳米孔洞作为自变量的失效判据而建立了本构模型,该模型对金属玻璃基复合材料的变形和失效行为进行了合理预测. 最后,对该领域的研究现状进行简单的总结,并对未来的研究问题进行展望.      

金属玻璃基复合材料的变形行为及本构关系研究综述

金属玻璃及其复合材料因其优良的力学性能而具有良好的应用前景,相关研究方兴未艾.本文主要总结国内外的研究成果并结合本课题组的最新研究工作,针对块体金属玻璃基复合材料的变形行为、增韧机理和本构关系研究现状进行较为全面的综述.首先,对近几十年来在块体金属玻璃基体材料的变形行为与失效机理以及本构关系研究方面的丰硕成果进行简要回顾.其次,从实验研究和数值模拟两方面,重点对金属玻璃基复合材料的变形行为与失效机理研究成果进行介绍,总结了金属玻璃基复合材料的塑性变形、增韧机理及影响因素.然后,对金属玻璃基复合材料的本构关系研究最新进展进行评述,重点介绍了均匀化方法在该领域的应用.作为代表,较为详细地介绍了作者新近提出的一个二次均匀化的方法,并在此基础上,结合纳米孔洞作为自变量的失效判据而建立了本构模型,该模型对金属玻璃基复合材料的变形和失效行为进行了合理预测.最后,对该领域的研究现状进行简单的总结,并对未来的研究问题进行展望.     

小尺寸低碳钢试件吕德斯效应的三维数字图像相关测量

吕德斯效应是多种金属和合金材料由于屈服阶段的不均匀变形而在材料表面产生条带状褶皱的现象,它会使冲压件表面质量降低.为了防止它的出现,对吕德斯效应进行研究变得非常重要.采用小视场(15 mm×15 mm)下三维数字图像相关方法对小尺寸低碳钢试件在单轴拉伸载荷作用下的变形场进行测量,实际观测了小尺寸试件的吕德斯效应,结合理论模型解释了其形成机理,并分析了吕德斯带传播过程中应变及应变率的变化规律.实验研究表明,运用三维数字图像相关方法测量试件表面变形场,实现了对小尺寸低碳钢试件的吕德斯带演化过程以及颈缩、断裂等细观力学行为的观测,该方法是研究材料变形细观机理的一种有效测量手段.     

断层泥显微特征研究在桥基稳定性评价中的应用

基于SEM研究了桥基断裂断层泥的原状显微结构和显微构造、石英碎砾的显微构造、表面刻蚀形貌和结构特征 ,并进一步分析和评价了断裂的抗震和抗断关键问题 ,其对系统论证在断裂带上建设特大型过江桥梁工程的稳定性具有重大实际意义 ,并为镇扬大桥工程的合理设计和安全运行提供了地质依据     

三维激光扫描技术获取高精度DTM的应用研究

基于离心分离技术研制了微小力测试平台，测 试到蚂蚁在光滑玻璃上的水平吸附力可达40倍身体重量. 用扫描电子显微镜观察 了蚂蚁足的形态. 分析结果表明分泌液对吸附是很重要的，排除掉真空力、静电力等吸附机 制后，推断吸附力主要来源于由分泌液产生的垂直于表面方向的毛细作用力和平行 方向的黏性力. 用ANSYS分析表明垫子表面微褶皱可迅速排出液体. 这些研究可进 一步揭开昆虫的吸附机制.     

蚊子口针刺破人体皮肤过程的数值模拟

利用扫描电子显微镜观察了蚊子口针的结构,根据实际结构建立蚊子口针端部模型,运用有限元软件ABAQUS对蚊子口针尖端刺入皮肤过程进行非线性有限元模拟,考虑不同皮肤层的力学性能,讨论了刺入过程中皮肤变形与破坏、刺入力等的变化规律,模拟过程与实际刺入实验基本相符.     

DIGITAL IMAGE CORRELATION STUDIES FOR FATIGUE MICRO-CRACK INITIATION AND PROPAGATION OF NI BASED SUPERALLOY

An experimental investigation on the mechanical mechanisms of fatigue micro-crack initiation and propagation of a nickel-based superalloy is presented. By coupling digital image correlation method and scanning electron microscope, the fatigue residual strain distribution at the grain scale has been obtained. The results showed that there is a trend of accumulation for the residual strain. Micro-cracks are more likely to initiate in or near the areas with particularly large residual strain, and propagate along the large-strain paths.     

现代分析测试方法在有机摩擦材料研究中的应用

本文中总结了热重分析仪(TGA)、动态力学分析仪(DMA)、红外(FTIR)及拉曼(Raman)光谱、核磁共振波谱仪(NMR)、偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、聚焦离子束显微镜(FIB)等现代分析测试方法在有机摩擦材料的热性能分析、原材料结构与成分鉴定、微观形貌观察、摩擦化学反应和制动过程释放物分析等方面的应用,希望为高性能摩擦材料的研究者提供分析表征测试方法和研究思路.     

Flow visualization in a scanning electron microscope scale

This paper describes a method of visualizing the two-dimensional flow around small bodies by means of a scanning electron microscope (SEM). The advantages, compared to light microscopic methods, are, for example, a greater distance between objective lens and object, a higher depth of focus and the possibility of observing smaller details. The disadvantages are the restriction to certain fluids and the expensive equipment. The described method may be important for the investigation of stationary objects as well as that of unsteady flow. In the near future we shall try to visualize three dimensional flow in a scanning electron microscope scale.     

碳纤维毡增强铝基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用压挤渗透工艺制备了新型碳纤维毡增强铝基复合材料,在MG－2000型高速高温摩擦磨损试验机上考察了其摩擦磨损性质,结果表明：碳纤维毡增强铝基复合材料的摩擦磨损特性明显估于基体合金;复合材料经历由稳定磨损向严重磨损的转化;在稳定磨损阶段,复合材料的磨损表面存在由金属氧化物和碳膜共同构成的复合固体润滑膜,从而有效地改善复合材料的摩擦磨损性能。     

THEORETICAL ANALYSIS ON THE NUCLEATION OF MICRO-DAMAGE IN CEMENT MORTAR UNDER COMPRESSIVE LOADING AND SULFATE ATTACK

Effect of uniaxial compression on the nucleation of micro-damage in cement mortar under sulfate attack is investigated.Shape and size of micro-voids in cement mortar is detected using Micro Computed Tomography techniques.The formation of delayed ettringite crystal is analyzed using scanning electron microscope and energy disperse spectrum methods.Deformation of micro-voids and the distribution of stress at the surface of a micro-void are calculated.It is found that the nucleation of micro-cracks is caused by the tensile stress at the voids’ surface,and such damage nucleation will be speeded up by the remote uniaxial compressive load.     

一类蚂蚁黏附系统的实验研究

以家蚁为研究对象, 利用扫描电镜、光学显微镜等仪器对其足部微观黏附结构进行了实验观 察, 研究了家蚁在洁净玻璃板上爬行的黏附机理, 并观察了不同表面粗糙度、倾斜度的玻璃 板及蜡表面上蚂蚁的爬行行为. 实验结果表明此类蚂蚁的黏附主要依赖于足部缩放自如的囊 状中垫. 玻璃板粗糙度及倾斜度对蚂蚁爬行行为无明显影响, 而随着蜡表面倾斜度的增大, 家蚁的黏附爬行能力逐渐降低, 最终在一定倾斜度的蜡表面黏附失效.     

新型无硫磷含氮杂环化合物的制备及其摩擦学特性

合成了一种新型不含硫、磷的氮杂环化合物润滑油添加剂,二[(喹唑啉-4-酮)-N-亚甲基]正十二胺(DQMD),考察了其热稳定性和抗腐蚀性能,通过四球试验机和万能摩擦磨损试验机评价了其在液体石蜡中的摩擦磨损性能,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)观察分析了磨损表面形貌及典型元素的化学状态.结果表明:所合成的添加剂具有良好的热稳定性、抗腐蚀性能和极压抗磨减摩性能.这归因于含添加剂的液体石蜡在摩擦过程中发生摩擦化学反应并生成由氧化亚铁/氧化铁、有机氮化物和含氮金属配合物等组成的混合边界润滑膜.