Al-W二元合金机械合金化扩展固溶度研究

用行星式高能球磨机对成分为Al _1-x W_x(x =0 .1 ,0 .2 ,0 .5 ,0 .9)的粉末进行了不同时间的研磨 ,用X射线衍射法和电镜对球磨后的粉末的结构和形貌进行了研究 .实验结果表明 ,球磨后Al在W中的固溶度大大扩展 ,可超过 5 0 % (原子分数 ) .用嵌入原子理论和机械合金化扩展固溶度的理论对实验结果进行了分析 ,理论计算结果与实验相符     

带边缘缺口碳纤维增强环氧复合材料静态与疲劳破坏特性

本文对碳纤维增强环氧复合材料0°和±45°铺层无缺口和带直边缺口层板,进行了静态拉伸和拉-拉疲劳破坏试验研究,比较和分析了不同铺层材料和有无缺口试件在静态和疲劳的特性以及损伤破坏型式。采用多种方法(声发射装置、两种位移传感器、电影摄影机、光学显微镜和扫描电镜等),检测层板的损伤。结果表明:带有垂直于载荷方向直边缺口的该类铺层碳/环氧层板受静态或疲劳拉伸时,裂缝不是沿缺口长度方向扩展,而是沿界面(纤维方向)扩展;缺口的存在基本上不影响其余无缺口部分的应力。并讨论了它的损伤破坏机理。     

纳米级解理微裂纹的形核和扩展

对TiAl金属间化合物薄膜试样在透射电子显微镜下进行了原位拉伸观察。结果表明,当外加应力强度因子K₁≥K_1e=1.4MPa·m^1/2时,裂尖能发射出大量位错,并能形成无位错区(DFZ),有时DFZ是一个包围裂尖的闭合区。测量表明,DFZ是一个应变很高的弹性区,因此其中的应力很高,有可能等于原子键合力σ_(th)当K₁≥K_1i=2.4MPa·m^1/2后,尖缺口顶端及前方DFZ中某一区域的应力都等于σ_th,从而可导致纳米级微裂纹在DFZ中不连续形核。计算指出,稳态微裂纹的临界尺寸为a_c=4.2nm,它一旦形核将不会钝化成孔洞,而是连续扩展并和主裂纹相连。解理微裂纹也能从尖缺口顶端处形核。不论是连续形核还是不连续形核的解理微裂纹,在恒位移条件下通过塑性区中位错的增殖和运动能扩展一段距离,但很快就止裂。必须使K₁≥k_1p才能使解理裂纹继续扩展,故K_1e     

初始缺陷和拉—弯耦合对于叠层板的振动,屈曲和非线性动力稳 …

研究了复合材料叠层板的初始缺陷和拉伸－弯曲耦合对于其振动,屈曲和非线性动力稳定性的影响。推导了控制方程,这是一个修正的非线性Ｍａｔｈｉｅｕ方程,进行了５种典型复合材料的数值计算。它们是玻璃环氧Ｓｃｏｔｃｈ－１００２,芳纶环氧Ｋｅｖｌａｒ－４９,硼环氧Ｂ４／５５０５,石墨环氧Ｔ３００／５２０８和ＡＳ／３５０１。     

纳米复合材料Fex(SiO2)1-x中的界面相互作用和渗透效应对磁性的影响

采用机械合金法制备了纳米复合材料Fe_x(SiO₂)_1-x系列样品 .用X射线粉末衍射 (XRD)、透射电子显微镜 (TEM )、M ssbauer谱和Faraday磁天平系统地研究了该系列样品不同Fe合量和不同球磨时间的微结构和磁性 .实验表明样品的微结构和磁性与球磨时间和Fe含量密切相关 .当样品的Fe含量少于 2 0wt% ,并球磨了 80h后呈现出非常复杂的微观结构 :α -Fe纳米晶粒和Fe团簇镶嵌在SiO₂ 基质中 ,形成α -Fe纳米岛状和纳米尺度的类三明治结构 .Fe-SiO₂ 界面的相互作用和渗透效应、纳米晶的尺寸效应和类三明治的特殊微观结构导致了纳米复合材料Fe_x(SiO₂)_1-x的物理性能的变化     

单向纤维增强复合材料的随机扩大临界核理论

本文基于复合材料的细观随机破坏机理,对单向复合材料的拉伸破坏提出了一个新的细观统计力学模型——随机扩大临界核理论,导出了复合材料的强度分布和相应的破坏准则。结果表明:对于T300/5208和玻璃/环氧的理论强度值,与现有的实验结果很好相符。     

含分层损伤复合材料加筋层合板的分层扩展研究

建立了复合材料加筋结构的后屈曲和分层损伤扩展行为的数值模拟方法．基于Mindlin一阶剪切理论和von-Karman大挠度理论的层合板和层合梁单元，提出了含分层损伤复合材料加筋层合板分层扩展行为的有限元分析方法；利用虚裂纹闭合技术计算分层前缘的总能量释放率，并采用总能量释放率准则分层扩展判据，结合自适应网格移动技术，对在压缩载荷作用下的具有不同加筋形式，不同初始分层面积和形状的加筋板结构分层扩展行为进行了数值模拟研究，在分析中还考虑了加筋刚度、位置和分布，分层形状和大小、边界支撑强弱和分层前缘的接触效应对结构分层扩展行为的影响．本所提出的研究方法对工程界关于复合材料结构的设计具有重要意义．     

初始缺陷和拉-弯耦合对于叠层板的振动、屈曲和非线性动力稳定性的影响

研究了复合材料叠层板的初始缺陷和拉伸＿弯曲耦合对于其振动、屈曲和非线性动力稳定性的影响·推导了控制方程·这是一个修正的非线性Ｍａｔｈｉｅｕ方程·进行了５种典型复合材料的数值计算,它们是玻璃环氧Ｓｃｏｔｃｈ＿１００２,芳纶环氧Ｋｅｖｌａｒ＿４９,硼环氧Ｂ４／５５０５,石墨环氧Ｔ３００／５２０８,和ＡＳ／３５０１·结果表明：由于初始缺陷耦合效应的存在,使叠层板对于进入参数共振更加敏感,并且其振幅大于无初始缺陷或者无耦合效应的叠层板·对于不同复合材料的叠层板,尤其是层数较少的板,耦合效应是不相同的·在板结构的屈曲和动力稳定性设计中,如果忽略了耦合效应的影响,其不安全性将超过１０％以上     

界面性能对陶瓷基复合材料桥联增韧的影响

对单向纤维增强陶瓷基复合材料内垂直于纤维的基体裂纹扩展和偏转条件进行研究,侧重于界面性能对裂纹尾区桥联力学分析的影响。结果表明:在界面相脱粘摩擦区和弹性滑移区共同影响下,界面韧性g_i与增强纤维相关联参量(σ_cr²r/E_f)比值是界面脱粘的重要控制条件,并决定主裂纹是否转向,脱粘发生后脱粘摩擦区的长度取决于摩擦力τ₀并与其成反比.此外,界面厚度、剪切模量等也对桥联断裂分析产生重要影响.     

固体热膨胀的电子理论及其在一些轻金属中的应用

本文采用Debye固体模型,并算出温度T(K)时固体的总能量E_Tt),则由V(P_α,r_A)—E_Tt=0求出点阵常数r AOT(T)与温度T(K)的函数关系,进而导出线胀系数α(T)与温度T(K)的函数关系,把它们应用到碱金属和碱土金属元素,其结果均与实验相当符合。应用已求得的理论线胀系数α(T)以及理论体弹性模量,计算了Grüneisen常数,与从实验值算出来的该常数较为接近。此外,固体熔点T_m与α(T)的乘积也十分接近Hidnert-Sonder规则。这些都进一步表明:新型的固体原子间相互作用的势能函数和电子理论是切合实际的,值得发展。     

C15化合物ZrZn2和ZrV2的磁性和超导性的自洽电子结构研究

本文介绍了新发展的体能带全电子完整势线性缀加平面波(FLAPW)方法,在计算立方Laves相C15化合物ZrZn₂和ZrV₂电子结构的首次应用.这两种材料的磁性和超导性,己用能带结构的结果进行了计算和讨论.计算分两种情况:(1)扭曲Muffin-tin(MT)势的自洽计算,(2)应用二次变分的完整势处理.上述计算都在达到自洽后将自旋轨道耦合效应包括进去.在MT球内的非球对称项对本征值的影响约为1mRy量级.但是,由于在Fermi能级附近存在着平坦的能带,它可能对E_F处的态密度产生值得注意的影响.分波态密度的仔细分析表明:ZrZn₂和ZrV₂之间最主要的差别是原子Zr和V产生的d带的位置不同. 本文通过计算广义Stoner因子,研究了这些材料的磁性.结果发现,ZrZn₂存在着磁反常而ZrV₂是非磁性的.这一结果同实验观察一致.理论预言ZrV₂的超导转变温度T_c～15K,而ZrZn₂约为4K.同以前的各种计算比较,本文结果有大幅度的改进.     

非晶态合金晶化过程中的形核及核长大激活能——Ⅰ.计算方法

本文从非晶态合金晶化动力学理论出发,结合非晶态Ni-P合金晶化过程中的阶段激活能 E_c(x)及阶段Avrami指数n(x)随晶化转变分数的变化关系等实验结果,提出了一种计算形核激活能(E_n)及核长大激活能(E_g)的新方法.对非晶态Ni-P合金晶化过程中E_n和E_g的计算结果表明这种方法实验过程简单,所得结果精确.     

微极连续体力学比经典连续体力学更深入一层次

本文通过刚删架(动静态响应与屈曲)的微极梁板模型,血液的牛顿-微极分层流模型以及人骨微极特性的实验论证等阐明微极连续体理论的本质特点,从应用侧面阐述微极连续体力学比经典连续体力学更深一层次的观点,并介绍该理论及其近期应用的部分进展情况。     

金属间化合物脆性微裂纹形核的TEM观察

通过对Ti₃Al+Nb金属间化合物在透射电子显微镜下的原位拉伸,研究了脆性材料中位错的发射,无位错区(DFZ)的形成及其本质,以及脆性微裂纹在DFZ中的形核和扩展,并用细观断裂力学研究了微裂纹的形核过程,结果表明,脆性裂纹也能发射大量位错并形成DFZ,发射位错后裂纹可能钝化也可能不钝化,DFZ是一个畸变很高的弹性区,其中的应力有可能等于原子键合力,从而导致纳米级解理裂纹在DFZ或钝化裂纹顶端形核。     

多层复合材料圆柱壳的非线性失稳计算

本文用能量法和有限差分法分析了多层复合材料圆柱壳在轴压、静水压力及扭转等载荷作用下的非线性屈曲和后屈曲性能。本文考虑了柱壳的初始缺陷、几何非线性、材料的物理非线性(剪切模量非线性)等因素对于临界载荷的影响。同时还讨论了横向剪切效应。计算分析结果与一些实验结果比较一致。     

一类拟可微函数的极小化算法

本文给出一类拟可微函数的极小化问题min f(x)=f₀(x)-maxf_i(x),x∈Rⁿ的算法,其中f₀是凸函数,f_i是连续可微函数,I是一个有限的指标集.算法的核心是对次微分作外接多面体近似.该算法属于下降算法.有关算法的理论作了详细的论述.     

复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲

基于Reddy高阶剪切变形理论的Kármám-Donnell型非线性壳体方程,给出复合材料层合剪切圆柱曲板在侧压作用下的后屈曲分析。将壳体屈曲的边界层理论推广到复合材料层合剪切圆柱曲板受侧压作用的情况。相应的奇异摄动法,用于确定圆柱曲板的屈曲荷载和后屈曲平衡路径。分析中同时考虑非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响。数值算例给出完善和非完善,中等厚度正交铺设层合圆柱曲板的后屈曲荷载-挠度曲线。讨论了横向剪切变形,曲板几何参数,铺层数,铺展方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。     

高TcYBa2Cu3O7/PrBa2Cu3O7超晶格的微结构分析

利用高分辨透射电子显微镜对高T_c YBa₂Cu₃O₇/PrBa₂Cu₃O₇(以下简称为YBCO/PrBCO)超晶格的微结构进行了系统的观察分析,高分辨电子显微象(HREM)表明YBCO/PrBCO超晶格层与层之间具有清晰的衬度,没有界面互扩散,通过HREM象观察,发现衬底表面的原子台阶和缺陷使薄膜最初1—2个晶胞层中出现层错等缺陷,但这些缺陷并没有向薄膜内部扩展,当薄膜厚度超过几个晶胞层后,其结构趋于完整。另外,在HREM照片上还可看出YBCO/PrBCO超晶格的调制周期存在波动,波动范围相当于一个晶胞层厚度,实验结果表明,利用YBCO/PrBCO超晶格研究CuO₂面的二维超导电性时,临界温度T_c和临界电流密度J_c的变化不仅与二维CuO₂面的失耦程度有关,还会受到各种晶格缺陷的影响,对YBCO/PrBCO超晶格和超薄YBCO膜的输运特性进行理论解释时,必须考虑衬底和晶格缺陷造成的影响。     

湿热环境中复合材料层合圆柱薄壳屈曲和后屈曲

在宏-细观力学模型框架下,讨论湿热环境对复合材料层合圆柱薄壳在轴向压缩作用下屈曲和后屈曲行为的影响。基于细观力学模型复合材料性能与湿度和温度变化有关。壳体控制方程基于经典层合壳理论,并包括湿热效应。壳体屈曲的边界层理论被推广用于湿热环境的情况,相应的奇异摄动法用于确定层合圆柱薄壳的屈曲荷载和后屈曲平衡路径。分析中同时计及壳体非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响。数值算例给出完善和非完善正交铺设层合圆柱薄壳在不同湿热环境中的后屈曲行为。讨论了温度和湿度,纤维体积比率,壳体几何参数,铺层数,铺层方式和初始几何缺陷等各种参数变化的影响。     

光纤中RM对SRS相对强度的影响

本文将喇曼混频(RM)作为影响光纤中多级受激喇曼散射(SRS)的主要因素,进行了理论研究。在理论分析中,同时计入RM和高级SRS,并提出了一组包括九个波的耦合微分方程组,计算了直到十级的SRS的数值解。用YAG:Nd Q-开关激光器、脉冲染料激光器和多模GeO₂·SiO₂玻璃光纤,对由单波长和双波长激光激励的多级SRS的相对强度进行了实验研究。理论分析结果和实验结果一致。实验上所观测到的SRS光谱是由于同时存在SiO₂和GeO₂四面体的形变振动而产生的。它们的振动频率为1.3×10¹³和1.4×10¹³赫兹。