固态高聚物的屈服和塑性变形行为

固态高聚物屈服和塑性变形的固体力学研究主要包括两个方面:①研究这类材料产生屈服和塑性变形的条件及其具体的行为特征;②从整体上分析其应力应变行为,力求建立起相应的本构关系方程。本文将对这一领域的研究发展状况作一述评,并简要介绍我们最近取得的一些成果。内容包括屈服变形的现象与特征,屈服准则,取向材料的变形行为,热激活塑性变形理论,材料的本构方程,以及我们提出的粘弹塑性理论模型与本构方程。      

玻璃态高聚物PMMA粘弹性力学行为的率温等效关系

基于粘弹-塑性本构模型并以玻璃态高聚物PMMA在温度T=233—343K和应变率(?)=1.0 x 10~(-4)—1.0×10~(-1)s~(-1)范围内实测的应力-应变曲线及其拟合计算为依据,讨论了试验材料的率温等效性,从位移因子a_T和归一化应力-应变主曲线的存在,证实试验材料在屈服前存在率温等效关系,而在屈服后不复存在。     

玻璃态高聚物细观损伤断裂统计力学

对玻璃态高聚物内部细观损伤断裂判据、机理、动力学及统计模型的最新进展，进行了较为全面、系统的介绍和总结，并简要概述了细观损伤统计描述在金属材料及玻璃态高聚物领域里的应用。     

高聚物细观损伤演化的研究进展

聚合物的银纹化损伤与断裂是一个复杂和重要的研究课题。简述了银纹引发的(热)力学条件和银纹成核的微观机理。结合最新的研究进展,对银纹向前扩展的弯月面不稳定机理、银纹增厚的蠕变机理和界面转入机理作了较详细的分析与综合。考虑银纹细观结构中横系的作用,对银纹结构模型、银纹微纤断裂判据、微纤断裂行为的分子量和缠结密度相关性以及银纹与裂纹相互作用等问题进行了较详细的综述。指出银纹生长和断裂的深入研究可望建立材料宏观断裂韧性和材料细观结构以及微观参数之间的关联,为进行材料韧性的微观设计提供一条可行的途径。并对今后这一领域的研究方向和重点进行了展望。      

牛顿流变转变为非牛顿流变行为的教学方法

牛顿流变与非牛顿流变是流体力学的重要分支。本文从基本的流变模式出发,介绍了非牛顿流变的特性与分类,引入并推导非晶合金牛顿流变转变为非牛顿流变行为的力学机制。最后介绍了假塑性流体在工程实际中的应用。本文综合作者近年来对于无序固体高温流变力学行为的研究结果和非牛顿流变力学的教学实践,结合了学生的学习效果,从教学内容和思路逻辑方面进行讨论。文中教学方法可为讲授非牛顿流变力学课程的教师提供借鉴。

     

一种高聚物银纹损伤演化的实验研究

采用光学显微技术对高聚物蠕变条件下的银纹损伤引发和演化进行了实验观测通过对银纹面密度的测量,定义一种损伤变量,得到了聚甲基丙烯酸甲酯不同蠕变时间和不同应力水平下的银纹损伤值,并给出了一种损伤演化模型.     

水蒸汽驱动高聚物形状记忆效应的力学模拟

部分形状记忆高聚物在相对湿度较高的环境中会从其临时形状恢复到永久形状,这种效应被称之为水蒸汽驱动形状记忆效应.由于不需要升高温度就可实现形状恢复,水蒸汽驱动的形状记忆效应在多个领域都有着潜在的应用价值.本文拟建立一个热-力-化学多场耦合的理论模型来模拟非晶态高聚物的水蒸汽驱动形状记忆行为.该理论模型采用自由体积的概念来模拟玻璃态转变,采用Fick定律来模拟水蒸汽在高聚物基体中的扩散行为.相关有限元模拟结果表明,该模型能定性地描述文献中观察到的恢复温度、相对湿度以及溶剂分子扩散速度对形状恢复行为的影响,也能模拟复杂变形条件下水蒸汽驱动的形状记忆效应.     

类固体非晶态材料的变形与失效

自20世纪70年代以来, 类固体非晶态材料变形与失效的理论模型相继出现, 这些模型基于应力驱动分子重排从而在局部流动缺陷处发生剪切转变这一物理图像. 该图像是现代剪切转变区理论的基础, 也是本综述的焦点. 我们将首先概述该理论框架并给出一些应用案例, 特别是块体金属玻璃应力−应变测量结果的阐释, 剪切带数值模拟分析和剪...     

水蒸汽驱动高聚物形状记忆效应的力学模拟

部分形状记忆高聚物在相对湿度较高的环境中会从其临时形状恢复到永久形状,这种效应被称之为水蒸汽驱动形状记忆效应。由于不需要升高温度就可实现形状恢复,水蒸汽驱动的形状记忆效应在多个领域都有着潜在的应用价值。本文拟建立一个热-力-化学多场耦合的理论模型来模拟非晶态高聚物的水蒸汽驱动形状记忆行为。该理论模型采用自由体积的概念来模拟玻璃态转变,采用Fick定律来模拟水蒸汽在高聚物基体中的扩散行为。相关有限元模拟结果表明,该模型能定性地描述文献中观察到的恢复温度、相对湿度以及溶剂分子扩散速度对形状恢复行为的影响,也能模拟复杂变形条件下水蒸汽驱动的形状记忆效应。     

高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板的爆炸毁伤缓解效应

为研究高聚物牺牲包层对钢筋混凝土结构的爆炸毁伤缓解效应,开展了带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板的接触爆炸试验,同时设置了普通钢筋混凝土板作为对照组,对比分析了高聚物牺牲包层对钢筋混凝土板毁伤特征的影响。此外,运用AUTODYN软件建立了现场爆炸试验的SPH-FEM耦合模型,通过与试验结果的对比,验证了所建耦合模型的可靠性。在此基础上,通过参数敏感性分析,探究了炸药量和高聚物牺牲包层密度、厚度对带高聚物牺牲包层钢筋混凝土板毁伤特性以及吸能特性的影响。结果表明：接触爆炸下,高聚物牺牲包层能够有效地分散爆炸荷载,缓解爆炸荷载对钢筋混凝土板的冲击作用,具有良好的防护性能;药量在一定范围内增大时,高聚物牺牲包层依然能维持较高的吸能水平,增大包层密度和厚度有利于增强高聚物牺牲包层的吸能特性,包层厚度的变化会造成被保护钢筋混凝土板毁伤模式的改变。     

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.     

复正交矩阵区对角化条件及其对相变问题的应用

本文给出(2n×2n)复正交矩阵正交相似于(2×2)正交矩阵直接和的充分必要条件,作为实际例子,并讨论它对二维Ising模型相变问题的应用。     

布居数反转的非平衡流模拟计算——对流动激光器性能的研究

Ⅰ.引言40年代不可逆过程热力学已形成一个新的领域。60年代初对扩散、传热、导电、弛豫以及热电、电磁等不可逆过程的各种唯象处理已被综合为统一的体系——非平衡态热力学。由于热机、气体放电、热核聚变以及天体物理、地球物理等方面的研究和发展,流体力学与非平衡态物理学相结合而形成的非平衡流问题的研究已扩展到广泛的领域,流体力学与非平      

电流变液的性能及其应用研究

简要介绍电流变液的研究进展，详细介绍了有关电流变液及其性能的研究，具体介绍了电流变技术在旋转机械转子系统、汽车发动机支座和悬架系统振动控制中的应用，概要介绍和分析了电流变液在其它方面的应用以及对电流变技术发展的展望．     

石英玻璃圆环高速膨胀碎裂过程的离散元模拟

采用离散元算法模拟了石英玻璃圆环受到外加动态载荷时的力学行为. 首先基于flat-jointed粘结模型,通过标准的单轴拉压、三点弯曲等数值实验来标定了石英玻璃的微观参数. 在此模型基础上,数值模拟再现了石英玻璃圆环在不同应变率下的膨胀碎裂过程. 为定量分析数值模拟结果,需要准确确定圆环的碎裂发生时刻. 模拟发现:伴随着石英玻璃圆环的断裂,圆环外表面粒子径向膨胀速度的时程曲线会发生突然升高然后下降的跳动;详细分析表明,这种跳动源自周向的脆性断裂诱发的卸载波(周向拉伸应力急剧下降)以及伴随而来的泊松膨胀,这种径向速度跳动现象为实验中检测脆性断裂发生时刻提供了可能. 进一步的数值研究表明:(1)石英玻璃圆环的断裂应变随着应变率的提高而增大,与韧性金属材料的膨胀环实验结果一致;(2)石英玻璃圆环的碎片平均质量随着应变率的增大而减小;(3)数值计算获得的碎片平均尺寸与已有的理论和实验结果比较吻合. 利用液压膨胀环实验装置对石英玻璃圆环进行了验证性实验,回收得到的碎片形貌及碎片个数与数值模拟的结果基本一致.      

构造本构方程的另一种方法——非平衡不可逆热力学方法

重点介绍了以Onsager-Casimir倒易定律为基础,从不可逆热力学观点出发,对远离平衡状态,引进新的变量(被称为动态变量),构造本构方程．并以简单剪切流场为例,求出了测黏函数．     

THE DAMAGE STATES AND TENSILE FAILURE BEHAVIOR OF TORSIONAL PRESTRAINED STEELS

In this paper,the damage state of a torsional prestrained steel isexamined by means of the concepts of continuum damage mechanics and then thetensile properties and fracture ductility of two kinds of steels under various torsionalprestrained conditions are investigated from both macroscopic and microscopic points ofvery slight as contrasted with tensile damage;(2)after torsional prestraining,bothyielding strength and ultimate tensile strength become higher for 20 steel and lower for40Cr steel;(3)when the torsional prestrain exceeds a critical value,that is about70% of pure torsional shear fracture strain,the ductile-brittle transition of tensilefracture behavior may initiates.Moreover,the advantages and applicable conditions oftorsional prestrain strengthening technique are also discussed.     

非均匀颗粒材料的类固-液相变行为及本构方程

以非均匀颗粒介质为研究对象,采用三维离散元方法对其在不同密集度和剪切速率下的动 力过程进行了数值模拟,分析了其在由瞬时接触的快速流动向持续接触的准静态流动的转变 过程及其行为特点. 通过对不同材料性质下相变过渡区内颗粒材料的宏观应力、接触时间数、 配位数、团聚颗粒数量、有效摩擦系数等参量的计算,更加全面地描述了非均匀颗粒材料在 类固-液相变过程中的基本特征. 基于以上数值计算结果,建立了一个适用于颗粒材料 类固态、类液态以及其相变过程的本构方程,并通过剪切室实验结果验证了它的合理性.     

液晶高分子取向特征及其流变性质研究

研究液晶高分子取向特征及其流变性质，在向矢输运方程基础上，研究了管内Posieulle流动和纺丝拉伸流动中一维向矢部分，应用偏光显微镜研究了热致性和溶致性液晶高分子织构，显示出液晶态的各向异性特征，测定了溶致性液晶高分子羟基丙基纤维素（HPC）的流变特性。