光固化收缩应力和聚合动态的耦合测试研究

光聚合反应是一种复杂的物理化学反应.在特定光照下,光引发剂分解为活性自由基,引发液态聚合物单体进行链式聚合反应,形成固态高分子聚合物.在聚合过程中,随着聚合转化率(已反应单体占总单体的比例)的增加,材料的体积发生一定程度的收缩,致使材料内部和界面上产生收缩应力.在实际应用中,收缩应力会造成界面的破坏和材料的断裂等问题,...     

光固化复合树脂聚合收缩的测试研究

在临床中,牙体修复材料的固化收缩是造成牙体修复失败的主要原因.在本次研究中,利用光测力学中电子散斑测试技术,来测量牙体修复材料的聚合收缩情况.在实验中,利用电子散斑实时、无接触的特点对牙体修复材料的固化收缩进行监测.通过对牙体修复材料固化收缩的测量与研究,可提示各种可能减少收缩应力或使收缩应力分布更加均匀的方法,从而减少临床上由于收缩应力而造成修复失败情况的发生.特别地,本次实验对牙体修复材料收缩时引起的牙体变形也作了研究.     

中性润湿平板上液膜的惯性收缩

液滴撞击平板的动力学机理研究具有重要的理论与工程价值, 对该过程中液滴的形貌变化及主要影响因素的研究是科学技术界关注的重点之一. 液滴在高速撞击平板达到最大铺展半径以后发生毛细-惯性收缩, 收缩速率满足类Taylor-Culick公式. 结合实验与有限元方法, 对平板上铺展液滴的收缩过程进行了研究. 结果表明, 在中性润湿(接触角约为90°)平板上液滴/液膜的收缩在经历上述收缩过程以后, 会有一个慢匀速收缩过程, 速度约为第一阶段收缩速度的1/10. 对后一阶段的撞击参数影响测试显示, 该收缩过程主要与液体密度、液膜初始形状有关; 而与液体黏性、壁面润湿条件等无关——其仍然是一种毛细-惯性机制主导的液面演化行为, 类似于液体射流的Rayleigh-Plateau失稳. 尽管黏性效应对于液滴撞击的铺展行为有明显影响, 但上述结论在10倍黏性的液体测试中仍然成立. 本研究可以为液滴反弹机理研究和相关工艺控制提供参考.      

混凝土桥梁拼接后收缩徐变计算方法分析

为分析混凝土收缩徐变对新旧拼接混凝土桥梁的影响,考虑每个计算步长内由混凝土收缩引起的应力的徐变作用和混凝土的弹性模量变化,根据能量原理推导了混凝土收缩徐变的位移法基本方程。分别按每个计算步长内应力为变值和常值,采用增量法推导了每个计算步长内收缩徐变的递推计算公式,并编制了相应的计算程序。对比分析表明,按每个计算步长内应力为变值的计算结果与实测值吻合良好,与每个计算步长内应力为常值相比,可以增大计算步长,减少叠加次数,大大加快程序计算速度。     

钢-混凝土组合梁收缩徐变效应的随机分析

钢-混凝土组合梁是由混凝土板和钢梁通过剪力键连接而成的组合结构。由于混凝土的收缩徐变,将引起结构内力和应力重分布。混凝土收缩徐变具有离散性大的特点,进而导致结构长期响应表现出随机性。本文综合考虑徐变模型、收缩模型、混凝土抗压强度、混凝土弹性模量、环境湿度、钢材弹性模量、荷载以及剪力键刚度的随机性对钢-混凝土组合梁结构响应的影响。利用拉丁超立方抽样技术和基于响应面方法的蒙特卡洛抽样,研究了钢-混凝土组合梁挠度和应力时变效应的概率问题。     

钢-混凝土组合梁收缩徐变效应的随机分析

钢-混凝土组合梁是由混凝土板和钢梁通过剪力键连接而成的组合结构。由于混凝土的收缩徐变,将引起结构内力和应力重分布。混凝土收缩徐变具有离散性大的特点,进而导致结构长期响应表现出随机性。本文综合考虑徐变模型、收缩模型、混凝土抗压强度、混凝土弹性模量、环境湿度、钢材弹性模量、荷载以及剪力键刚度的随机性对钢-混凝土组合梁结构响应的影响。利用拉丁超立方抽样技术和基于响应面方法的蒙特卡洛抽样,研究了钢-混凝土组合梁挠度和应力时变效应的概率问题。     

早龄期混凝土抗裂性环形试验研究进展

早龄期混凝土极易在限制收缩条件下产生裂缝进而影响结构的安全性、耐久性和适用性,因此提供一种简单有效的方法来评估早龄期混凝土在限制收缩条件下的抗裂性,就显得非常重要.由于能够提供一定的约束刚度并易于实验室操作,限制收缩环形试验被广泛应用到混凝土在限制收缩条件下的抗裂性评估.主要从限制收缩环形试验的发展、破坏机理、影响因素三方面进行阐述.通过限制收缩环形试验进行不同目的的混凝土试验研究,推动了限制收缩环形试验的不断发展;破坏机理主要有最大拉应力理论以及基于断裂力学的断裂能机制预测混凝土的开裂;环形试验的影响因素主要有试件几何尺寸,边界条件,混凝土材料性能以及预制裂缝四个方面.最后介绍了一种椭圆环试验方法,可有效评估高约束度下混凝土的抗裂性.     

基于FIB的微观变形载体制作技术研究及应用

变形载体包括光栅、散斑和标记点等,是光学变形测量时的重要载体,关系到测试的成败.基于聚焦离子束(FIB)微加工平台和技术,介绍了微观变形载体的设计、制作方法、程序等要点,并且利用FIB刻蚀微型孔、槽等实现材料表面微观残余应力的测量.分析和讨论了FIB制作变形载体对原有结构的影响和由此引起的残余应力测试误差.结果表明,FIB刻蚀作为一种新型的直写微纳米加工技术,结合高倍显微镜对视场的切换,可以在关键微区准确定位,并制作变形载体和实现变形测量,尤其对残余应力的测量特别有效.     

空间充气薄膜结构的褶皱分析

引入一个表征褶皱在纹理方向收缩特性的参数``收缩系数'来替代泊松比参与计算褶皱形变,并联合褶皱产生时的应力条件和褶皱特性,实现了对空间充气薄膜结构的褶皱分析,得到了褶皱存在时的充气薄膜结构的应力场和变形. 分析中重点讨论了``收缩系数'与泊松比的关系,并讨论了引入``收缩系数'约束变形后的变形协调条件. 将两维的褶皱分析方法拓展应用到三维充气结构的褶皱分析中,分析了充气管的弯皱变形,得到了临界皱曲和极限弯矩随结构及力学参数的变化规律. 通过简单的褶皱试验,定性地分析了褶皱的形变特性并与分析结果进行了比较验证,结果一致.      

显微拉曼光谱力学实验方法与应用研究进展

显微拉曼光谱是近十余年来实验力学领域迅速发展的一种实验应力分析新方法.相比于大多数的光测力学方法,显微拉曼能够实现对应力/应变相对直接的表征,具有高空间分辨、高测试效率、无损非接触等特点,适合于原位、在线、活体测量.其对本征和非本征应力均敏感,并能够开展多物理参量的协同表征,是当前实验力学领域新方法研究的国际前沿之一,也是微纳米力学实验分析的重要手段.本文首先介绍了显微拉曼力学表征的实验原理,随后论述了拉曼光谱用于力学研究的若干关键技术,然后综述了基于显微拉曼实验的力学前沿研究进展,最后讨论了显微拉曼光谱在实验固体力学领域的发展前景与方向.本文通过对显微拉曼光谱力学实验方法最新理论、技术与应用进展的综述,为从事微尺度、多尺度力学实验领域的科研工作者提供较为系统的信息参考,同时为那些对微尺度光谱力学感兴趣的青年科研人员提供本领域系统全面的知识.     

考虑收缩徐变影响的新旧混凝土叠合梁单元刚度矩阵改进

混凝土自身的收缩徐变会在新旧混凝土叠合梁中使应力重分布.为了计算重分布应力,首先推导以挠度表达的叠合梁非线性微分方程,然后通过求解该微分方程,引入位移形函数、刚度形函数和等效节点载荷形函数,最后得出新混凝土梁、旧混凝土梁和Goodman弹性夹层三合一的叠合梁改进型单元刚度矩阵和等效节点载荷,从而为收缩徐变影响下的混凝土的内力计算提供了一种有效的新方法.文中还进行了实例验证分析,并从中得出了一些有益的结论.     

双轴应力状态下正交异性动态光弹性应力——光性定律研究

基于静态下Ｈｙｅｒ和Ｌｉｕ表述的正交异性应力－光性定律，在前文中，提出了正交异性光弹性复合材料的动态应力－光性定律并证明了其在单轴应力状态下的正确性。本文旨在进一步考察在双轴应力状态下正交异性动态应力－光性定律的适用性，采用的方法是对纤维增强光弹性复合材料制作的平板模型施加冲击荷载，加载方向与材料纤维方向分别成０°、９０°及４５°角，同时进行正交异性动态光弹性实验和动态应变测量，另外，对该模型进行相应的各向异性介质时域边界元计算。把动态应变测量推算出的应力分量以及时域边界元计算出的应力分量分别代入正交异性动态应力－光性定律，得到随时间变化的双折射条纹级数历程，将其与正交异性动态光弹性实验的结果进行比较。实验及计算结果表明，在三个加载方向下，由这三种方法得到的双折射条纹级数历程均吻合良好，从而证明了前文提出的正交异性动态应力－光性定律在双轴应力状态下的正确性。     

高超声速三维内收缩式进气道/乘波前体一体化设计研究评述

论述了国内外在高超声速三维内收缩式进气道研究方面的最新研究动态,重点阐述了三维变截面内乘波式进气道的研究进展.介绍了常规矩形进口进气道与乘波体外形一体化相关研究,并对三维内收缩式进气道与前体的一体化问题提出了关注. 最后,对高超声速进气道与前体一体化设计的研究趋势进行了展望,提出三维内收缩式进气道与乘波前体的``双乘波'一体化设计可能为高超声速研究带来新的变革.      

一种检测结构动应力的高灵敏度无触点电磁装置

通常测量结构应变的方法,是将应变计粘接于结构上,从而测量其随应变计电阻变化而变化的感应应变。半导体型应变计的发展大大改进了应变的测量,使它获得了更高的灵敏度和测量精度。然而,后来进展不大。本文利用应力波在压电材料中能产生一伴随的电波,而这电波又能产生一传播到该材料本身之外的磁场的基本原理,从而可以不与结构的应力部位      

柔性膜基结构的应力光学系数测量研究

柔性膜基结构具有轻质化、可折叠、便携等优点，在微机电和柔性电子等前沿领域有广阔的应用前景。相比于传统的刚性结构，柔性膜基结构在制备和随后服役的过程中更容易产生内应力，造成元器件稳定的降低，因此膜基结构的应力测量具有非常重要的意义。本文基于光弹性原理，设计搭建了圆偏振光场下的光弹性实验光路，分别测得了基底和膜基结构在不同应力下的光弹性图像。根据光弹性图像随应力的周期性亮暗变化规律，对图像亮度与所受应力大小进行三角函数拟合，通过拟合结果和所建立的图像亮度与主应力模型对聚酰亚胺基底和金属铜薄膜的应力光学系数进行计算，结果证明了金属铜薄膜具有应力光学效应以及通过透射的方法测量纳米级金属薄膜应力光学系数的可行性。     

超声反射纵波法检测钢轨应力的实验研究

钢轨的应力状况直接影响列车运行的安全,因此对钢轨应力的研究特别重要.用超声波测量应力的方法由于其对被测材料无损的特性而受到广泛关注.文章重点叙述了利用反射纵波法(the reflected longitudinal waves)来检测钢轨应力的实验方法.该方法如果用于实际测量,可以提高钢轨检测的工作效率,大大节约在铁路维护上的开支,提高铁路运输的安全系数,加速实现人民铁路的高效运营.文中详细介绍了整套实验测量系统、所用的探头、探头放置的位置、信号耦合与放大电路图以及实验测量结果,并根据实验测量结果进行分析.结果显示应力变化引起的钢材料特性变化导致了声传播速率的变化,且应力变化与声传播速率的变化呈线性关系.该结果证明了超声波测量钢轨应力的可行性.     

用全息光弹性法解三维应力分析问题

本文介绍了进行三维应力分析的全息光弹性方法及有关技术,分析了全息光弹性方法的主要困难在于冻结材料的应力光学常数比B/A接近-0.5,并提供了一种新的光弹性材料制作和冻结工艺。这种材料冻结时的应力光学常数比可以远离-0.5。用这种材料制成的三维模型,可以通过全息光弹性方法获得三维应力的全应力实验解答。用这种方法测定了对径受压圆球和高压压头对称断面上的应力分布。实验结果和理论解进行了比较。     

侵彻条件下两类靶体材料静阻力的探讨

以空腔膨胀理论为主要理论工具,通过比较侵彻近区塑性材料和脆性材料动力学行为的差异,对两类不同材料静阻力（R_t）的本质进行探讨,并对脆性材料侵彻的若干应用问题提出建议。研究表明:（1）R_t是靶体介质以固体特性抵抗局部扩孔、具有时间平均特性的弹体横截面平均应力,其具体取值随着材料的物理力学特性、侵彻模型、撞击速度等因素而变化,因此不是材料的固有特性。（2）对于塑性靶体的非变形侵彻问题,静态空腔膨胀理论的结果能够对R_t作出比较合理的预测;对于拟流体侵彻问题,一般需要对静态空腔膨胀理论的结果加以修正。（3）脆性材料的R_t主要取决于破碎后介质的力学特性而与完整材料的力学特性关系不大,且与单轴抗压强度之间不满足纯粹的单调关系;当侵彻速度较低时,应考虑侵彻速度对侵彻阻力的强化作用,这种强化作用的本质是内摩擦;当侵彻速度足够高时,脆性材料体现出恒定不变的“动力硬度”,其反映了材料的本征阻力特性。（4）提高脆性材料的侵彻阻力的关键在于减小应力波峰值后环向拉应力的幅值、抑制材料的破碎速度和程度,具体措施包括主动或被动地增加外围压、对基质中添加增韧增强纤维等;为了实现对脆性材料侵彻问题更高精度的数值模拟,建议更加重视对破碎介质动力学特性的研究。     

冲击加载下材料应力应变曲线振荡现象的研究综述

在冲击加载下获得的材料应力应变曲线往往具有显著的振荡,长期以来由于很难判断振荡的真伪,即不确定振荡是试样材料的本征特性还是纯粹的机械加载等带来的影响,故曲线的振荡往往没有从真实应力应变曲线中直接消除。但这种振荡的存在掩盖了真实的材料响应,导致很难准确确定材料的动态屈服强度,也影响了材料动态本构关系的建立及本构模型参数的准确性,这对重大装备工程在冲击载荷下的优化设计及安全可靠性带来不利影响。针对这个长期困扰科研和工程技术人员的普遍性问题,本文综述了冲击加载下材料应力应变曲线振荡现象的研究进展,首先从加载系统设计、应力波传播、试样变形分布等方面分析了动态测试曲线中出现振荡的原因;其次依据振荡成因重点论述了抑制或消除振荡现象的方法;最后总结了现阶段研究的突出问题,并对未来发展方向提出一些建议。     

冷质部件支撑结构中压杆的热过屈曲分析

以圆杆式冷质量支撑结构中的压杆为研究对象,考虑了材料线膨胀系数α随温度非线性变化的特性及材料本构关系的非线性,基于轴线可伸长原理建立了压杆的热过屈曲数学模型;利用打靶法分别分析了材料本构关系取线性模型和非线性模型时的压杆热屈曲过程,并对二者进行了对比。研究结果表明:无论材料本构关系采用线性模型还是非线性模型,当α取常数时临界屈曲温度与柔度无关;而当α随温度非线性变化时,柔度则对临界屈曲温度产生影响;在同一柔度下,考察α对屈曲特性参数的影响规律时材料本构关系的非线性特性不可忽略;在非线性本构关系下线膨胀系数随温度非线性变化时可得到最大轴向载荷、最小横向支座反力、最小轴线总伸长量;较小的横向支座反力可以有效减小支撑结构中心收缩位移,较小的轴线总伸长量可以有效减小压杆周向固定端连接处应力。