橡皮筋弹力与伸长量的关系及橡皮筋材料疲劳的影响因素探究

设计了实验装置,探究了橡皮筋弹力与伸长量的关系以及橡皮筋材料疲劳的影响因素.通过拉伸实验,发现橡皮筋的弹力和伸长量并非成严格的线性关系.定量研究了橡皮筋在相同拉伸幅度下疲劳程度与拉伸次数的关系,以及在相同拉伸次数下疲劳程度与橡皮筋拉伸幅度的关系.     

应变液晶的负压光效应和反式压光效应

介绍聚合物分散液晶和应变液晶概念,给出聚合物分散液晶调光玻璃的"正压光效应"、"负压光效应"和"反式压光效应"三种效应定义.实验制备出负压光效应和反式压光效应新型应变调光玻璃样品,测试样品散射态雾度90%以上,半透明态透光率接近30%.用偏光显微术研究压光效应原理,表明对样品施加垂面按压或拉伸的应力诱导作用会引起液晶微滴中液晶分子具有某些特殊排列方式,导致样品光学性质发生显著变化.建立垂面拉伸液晶微滴模型,计算模拟所绘出的图形与偏光显微镜照片独特花样十分相似,进而合理解释了实验现象.应变液晶压光效应研究具有聚合物分散液晶基础研究意义和开发非电控调光玻璃的实际应用价值.     

非实验室环境下完成拉伸法测金属丝的杨氏模量

用日常生活材料制作实验装置,基于拉伸法和光杠杆放大法对铜丝的杨氏模量进行测量.实验结果显示:居家完成拉伸法测金属丝杨氏模量的方案是可行的,且对培养学生的实验技能、实验数据处理和解决实践问题的能力有很好的作用.     

拉伸法制备微纳光纤的设计与研究

微纳光纤通常采用光纤拉锥法制备.对原有装置进行改进,增加电机和控制器搭建火焰加热电机拉伸法制备微纳光纤的实验平台,实现了微纳光纤的自动化制备.探究了光纤直径与拉伸距离、拉伸速度、火焰高度等的关系.理论推导出单侧拉伸过程中锥区直径与拉伸长度的关系,通过对不同速度下锥区形状的测量,解释了拉伸速度影响光纤直径的原因.     

弹性蛋白力学特性的单分子力谱

弹性蛋白是一类有着特殊力学特性的蛋白.在生物体内它们是承受和传递力的主要媒介;在生物体外,它们更是被广泛地用作高强度的生物材料.根据其功能不同,弹性蛋白的力学特性也各异.有些具有比较高的力学强度,有些则具有较大的延展性和弹性.科学家们很早就采用多种手段来人工合成弹性蛋白用于材料和纳米领域,但对于弹性蛋白的力学特性和序列结构之间的关系还不甚明晰.本综述介绍通过单分子力谱的实验方法来直接表征单根蛋白质在受力下结构的变化,研究其力学特性.基于Bell模型,推导出了蛋白质解折所需力与拉伸速率之间的关系,揭示了蛋白质力学强度的动力学特性,当拉伸速率较低时,解折叠力将正比于拉伸速率,对于较大的拉伸速率,解折叠力与拉伸速率成指数关系;探讨了决定蛋白质力学特性的结构因素和调控蛋白质力学特性的实验方法;介绍了单分子力谱测量的实验方法,包括基于光镊、磁镊和原子力显微镜的单分子力谱技术,着重介绍了原子力显微镜单分子力谱,并特别介绍了多聚蛋白技术来提供单分子测量的"指纹谱"和提高测量效率;论述了基于原子力显微镜单分子力谱研究蛋白质力学特性的最新进展,包括提高原子力显微镜的稳定性和力分辨率的方法,与荧光标记法相结合来提高实验效率的技术和高速扫描原子力显微镜;阐述了如何通过单分子力谱实验来理性设计蛋白质材料的力学特性,并对未来的研究热点做了展望.     

泊松比对拉伸法测材料杨氏模量的影响

用拉伸法测杨氏模量较小的圆形材料杨氏模量实验时,伴随材料的拉长,其直径将明显减小.此时,实验必须考虑材料直径的变化.以拉伸法测圆形硅胶的杨氏模量为例,将材料直径的变化通过泊松比转为材料伸长量,实验结果表明引入泊松比所测杨氏模量精确度提高,不确定度减小.     

动态拉伸加载下高纯铝破坏的临界行为

以高纯铝(99.999%)作为延性金属的模拟材料，在一级气体炮上开展了一维应变平面冲击波加载实验.通过对不完全层裂的回收样品进行细观微损伤统计分析，讨论了高纯铝动态破坏时发生的临界行为.文中定义拉伸应力和拉伸作用时间的乘积为拉伸(作用)冲量，统计发现：随着拉伸冲量的增加，样品中的损伤呈现明显的临界行为特征：当拉伸冲量较小时，损伤以线性方式缓慢增长，当拉伸冲量足够大，且超过一定的临界阈值以后，损伤以幂指数形式快速增长.初步实验结果表明，高纯铝的拉伸冲量临界阈值约为0.34GPa·μs，对应的损伤临界值约为0.12.     

单轴拉伸对Nafion结构及性能的影响

2H NMR和PFG-NMR用于研究拉伸过程中Nafion结构的改变以及对溶剂分子运动性质的影响.2H谱表明单轴拉伸Nafion膜在拉伸比率较低情况下(L5),通道排列取向程度随着拉伸比率变大而增大,同时扩散实验表明水分子的运动能力也得到增强,表明取向化的通道网络有助于增强材料取向方向质子的导电能力,可以用于提高质子膜材料性能.在取向达到最大值后(L≥5)继续拉伸,膜内水分子的移动能力相比略有降低.溶胀实验表明取向膜的溶胀行为呈各向异性,拉伸作用致使膜内通道沿拉伸方向取向排列,通道的取向效应使得其在垂直拉伸方向(Y)和膜厚度方向(Z)溶胀更为显著.拉伸Nafion膜对甲醇的吸附能力随着拉伸比率的增加而增强,同时甲醇的扩散数据显示,甲醇的运动能力在该通道网络中也随着拉伸比率的变大而不断增强,甲醇燃料在该类质子膜内的渗透效应得以增强,不利于其在直接甲醇燃料电池中的应用.     

超导材料拉伸应力下临界电流测试装置

本文提出了一种测试装置, 用于测试超导材料在拉伸应力下的临界电流特性. 装置的固定臂与活动臂配合,给样品材料施加拉伸应力. 测试前对作为称重传感器的固定臂进行了应力标定, 并通过理论计算验证了标定的准确性. 在此基础上, 本文对固定臂进行了三维有限元分析, 探究装置是否满足后续实验的要求. 分析结果表明, 固定臂与活动臂相互配合可以给样品施加满足实验条件的拉伸应力.     

单个回音壁微腔中Fano共振现象的观测（英文）

实验研究了香肠状回音壁光学微腔,测量了单个微腔的光学传输谱线.实验结果表明,当从两端拉伸香肠状微腔的时候,观测到的光学模式的共振波长会随着拉伸量的增加而减小,而且不同模式的共振波长减小的速度存在差异.通过拉伸香肠状微腔的方法,实验观察到了单个香肠状微腔中的Fano共振现象.另外,实验上也观测到了与Fano共振现象相关的类电磁诱导透明现象。实验所涉及到的回音壁模式的品质因子高达10~8.     

毛发的形态结构及其拉伸性能

比较4类毛发的形态结构,测量7种毛发的直径、伸长率及杨氏弹性模量.实验表明鳞片状毛发具有优良的拉伸性能,毛发的不同形态结构在很大程度上影响其拉伸性能.     

利用Tracker软件改进拉伸法测金属丝的杨氏模量实验

对拉伸法测金属丝杨氏模量实验进行了改进.针对传统的激光杠杆法实验中,激光光斑大、读数误差大的缺点,利用Tracker软件对激光杠杆法测杨氏模量中反射光斑的轨迹追踪,从而实现对杨氏模量的精确测量.结果表明,利用Tracker软件改进拉伸法测金属丝的杨氏模量实验,不仅能够提高测量精确,还能激发大学生的探索精神,培养大学生的创新意识.     

基于位移光栅尺的拉伸法弹性模量测量

基于光栅光学原理,利用位移光栅尺测量了弹性模量,建立了位移光栅尺拉伸法测量系统,通过实验获得金属丝在拉伸过程中的微小形变量数据,再利用拉伸法测量弹性模量与微小形变量之间的关系,最终实现弹性模量的测量.     

拉伸法测杨氏模量快速调节十字诀

为解决杨氏模量实验仪调节困难和耗时长的问题,本文作者在不添加任何辅助设施并考虑减小系统误差的前提下,由实践总结出来的拉伸法测杨氏模量实验调节十字诀,为快速调节杨氏模量实验仪提供了一个可行策略.该十字诀中"水平、铅直"四字诀主要强调的是减小系统误差;"等高、共线"四字诀解决的是如何快速调节成像,同时也兼顾调节平面反射镜与望远镜光轴垂直,减小系统误差;"聚焦"则保证成像清晰无视差.实践表明,即使首次接触本实验的学生均可快速调整好实验仪器,极大提高实验效率的同时,也有助于增强学员的学习信心和兴趣.     

利用激光杠杆测定杨氏弹性模量

将半导体激光器做成激光杠杆,用于拉伸法测定杨氏弹性模量的实验,可以简化实验装置,并提高微小伸长量的放大倍数.     

拉伸试验测试金属韧性的不确定性：中温脆性和应变速率脆性

金属高温拉伸试验国际技术标准ISO6892-2-2011认定,拉伸试验的拉伸温度或应变速率的改变会引起拉伸试验测试力学性能结果的不确定性,危及到拉伸试验技术的可靠性. 本文综述了拉伸试验测试断面收缩率或延伸率的不确定性：中温脆性和应变速率脆性的实验现象和特征,简述了多晶金属弹性变形微观理论的基本结果,以此微观理论解释了上述两种测试不确定性的试验现象,阐明了这两种测试不确定性是拉伸试验弹性变形阶段杂质晶界偏聚,脆化了晶界引起的. 为修正金属拉伸试验技术标准,避免断面收缩率测试的不确定性提供了理论基础. 关键词： 拉伸试验 弹性变形 晶界偏聚 断面收缩率     

电路改装的“干路拉伸法”

在"恒定电流"一章的学习中,电路识别对学生来说是个难点.在多年的教学实践中,笔者发现用"干路拉伸法"会给电路的改装带来方便,从而减小学生在"恒定电流"一章的学习难度.使用"干路拉伸法"的关键在于正确理解"干路".电流从电源正极流出,不重复地流经用电器回到负极,此即"干路".但此干路必须同时受到两个原     

含有缺陷3C-SiC陶瓷拉伸性能的分子动力学模拟

SiC纤维增韧SiC基复合材料(SiC_f/SiC)由于其优越的性能而成为新一代核能系统重要候选材料之一.材料中的缺陷会使材料的力学性能发生变化,本文运用分子动力学程序LAMMPS模拟计算了分别含有空位、微空洞和反位替代三种缺陷的3C-SiC结构体系沿[100]方向的拉伸变形过程,原子间相互作用采用Tersoff多体势描述.通过模拟得到不同缺陷体系的应力—应变曲线和拉伸过程中体系能量,通过分析应力-应变曲线,得到了不同缺陷体系的杨氏模量、断裂应变、拉伸强度随缺陷"浓度"的变化关系,最后分析了3C-SiC拉伸断裂机理.研究结果表明,空位和微空洞对杨氏模量、拉升强度的影响类似,都是随着缺陷"浓度"的增加而减小,反位替代缺陷使体系的杨氏模量随缺陷"浓度"的增加而增大.     

杨氏模量测定实验的整体改进

拉伸法测定金属丝杨氏弹性模量实验是力学的一个基础性实验.本文提出一种创新方法并研制了新的仪器,用微型激光器代替原来的尺读望远镜,大幅提高了测量精度,明显改善了实验操作性.实践证明,该仪器具备良好教学效果.     

基于容栅传感器的试件拉伸率在线测量装置

材料力学实验中在做破坏性拉伸试验时,需要测量拉断试件的长度,但是由于拉断试件测量时断口对接不紧密,以及人为读数误差等原因造成实验结果与理论值之间存在很大的差别.对此设计了基于容栅传感器的试件拉伸率自动测量装置,数字显示读数,提高了测量精度;同时该装置可以安装在机械加工设备上进行长度在线测量,提高加工效率.