正常及骨关节炎软骨细胞黏弹性研究

采用前交叉韧带切断术造骨关节炎(OA)动物模型，并采用微管吸吮技术和标准线性 黏弹性固体模型研究正常及OA软骨细胞的黏弹性特性. 实验研究表明：OA软骨明显退变， 大体评分及Mankin's评分均明显高于正常软骨. 正常软骨细胞直径与OA软骨细胞直径的差异无显 著意义，而正常软骨细胞与OA软骨细胞的黏弹性特性存在明显差异，正常软骨 细胞的平衡模量E , 瞬间模量E0及表观黏性 明显高于OA软骨细胞. 除正常软骨细胞平衡模量E 仅与细胞直径有微弱 相关性且具有统计学意义外，其余黏弹性参数均与细胞直径以及其 直径和微管直径比率无相关性.     

心肌细胞大变形黏弹性模型及在实验中的应用

在衡量单个细胞力学行为的研究中,越来越多地采用结合实验的数值模拟方法. 在连续介质力学框架下,发展了一种新的心肌细胞本构模型,并与微管吮吸实验结合,探讨了心肌细胞的力学特性. 本构模型是对普遍使用的仅能用于小变形分析的标准线性固体模型的一种扩展,它将超弹性性能引入到黏弹性模型中,用以描述细胞的大变形黏弹性效应. 基于改进的本构模型,对心肌细胞微管吮吸实验过程进行了有限元模拟,并将计算结果与实验结果以及经典理论解进行了对比. 结果显示发展的本构模型适合细胞大变形问题的有限元数值模拟.      

黏弹性本构关系构建方法及应用举例

黏弹性力学是力学重要分支之一。本文从基本的黏弹性元件出发,逐级从黏弹性变形基本单元推广到普遍的黏弹性变形模型,引入并推导本构方程。最后结合典型黏弹性材料的高温蠕变行为,介绍了黏弹性理论在工程实际中的应用。结合笔者近几年的黏弹性理论教学实践,结合学生的课堂反应,从教学内容、方法和环节等方面进行探讨。文中教学措施可为讲授力学课程的教师提供参考。

     

聚甲基丙烯酸甲酯材料(PMMA)纳米压/划痕变形热恢复的实验研究

聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是常见的光伏电池封装材料.本文采用锥形和球形两种压头,利用纳米压痕仪开展了PMMA的纳米压痕和划痕实验.基于表面形貌扫描得到的PMMA材料在不同温度热处理后压痕与划痕变形随时间恢复的演化规律,分析了时间、温度和压头形状等对PMMA材料压/划痕变形恢复过程的影响机理.结果表明,压/划痕变形恢复...     

受撞击黏弹性基支弹性直梁的动力响应

本文研究了半无限线性黏弹性Ｗｉｎｋｌｅｒ地基上的弹性直梁受低速运动物体撞击的动力响应分析问题．在不计撞击体中应力波传播的条件下,推导出了关于撞击力Ｆ（ｔ）的非线性Ｖｏｌｔｅｒｒａ积分方程,得出了梁的横向位移Ｗ（ｘ,ｔ）的一般表达式．作为实例,本文对两端简支弹性直梁受圆球对心横向撞击的问题进行了分析计算．     

振荡剪切力作用下的电流变流体黏弹性研究

利用HAAKE RS600流变仪对电流变体进行了强制振荡实验研究,得到了流体在不同 剪切应力幅和振荡频率下,电流变体储能模量、损耗模量、损耗因子随剪切应力和 剪切频率的变化规律.     

基于ANSYS二次开发进行黏弹性结构动力学分析

弹性-黏弹性复合结构目前在结构减振方面应用很广泛,但是现有的有限元分析软件系统尚不能有效地计算这种复合结构．因此对ANSYS进行二次开发,利用ANSYS进行前处理与建模,再利用外挂程序进行模态计算,最后将结果返回ANSYS进行后处理．将理论计算结果与实验结果进行比较,说明这种方法是可行的,计算精度满足要求．在此基础上,还对一体化有限元模型进行了修正,也取得了令人满意的结果．     

多孔介质内黏弹性流体的热对流稳定性研究

基于修正的Darcy模型, 介绍了多孔介质内黏弹性流体热对流稳定性研究的现状和主要进展. 通过线性稳定性理论, 分析计算多孔介质几何形状(水平多孔介质层、多孔圆柱以及多孔方腔)、热边界条件(底部等温加热、底部等热流加热、底部对流换热以及顶部自由开口边界)、黏弹性流体的流动模型(Darcy-Jeffrey, Darcy-Brinkman-Oldroyd以及Darcy-Brinkman -Maxwell模型)、局部热非平衡效应以及旋转效应对黏弹性流体热对流失稳的临界Rayleigh数的影响. 利用弱非线性分析方法, 揭示失稳临界点附近热对流流动的分叉情况, 以及失稳临界点附近黏弹性流体换热Nusselt数的解析表达式. 采用数值模拟方法, 研究高Rayleigh数下黏弹性流体换热Nusselt数和流场的演化规律,分析各参数对黏弹性流体热对流失稳和对流换热速率的影响.主要结果:(1)流体的黏弹性能够促进振荡对流的发生;(2)旋转效应、流体与多孔介质间的传热能够抑制黏弹性流体的热对流失稳;(3)在临界Rayleigh数附近,静态对流分叉解是超临界稳定的, 而振荡对流分叉可能是超临界或者亚临界的,主要取决于流体的黏弹性参数、Prandtl数以及Darcy数;(4)随着Rayleigh数的增加,热对流的流场从单个涡胞逐渐演化为多个不规则单元涡胞, 最后发展为混沌状态.      

材料黏滞系数与损耗因子的频率相关性研究

针对黏弹性材料KV阻尼模型的黏滞系数与复阻尼模型的损耗因子间的关系,由单自由度体系的结构动力学分析,并基于结构振动响应的一致性,推导建立了黏滞系数与损耗因子在结构线性稳态简谐振动和自由振动时的一般关系式;并利用该关系式,试验研究了纤维混凝土材料黏滞系数和损耗因子的频率相关性.结果表明,黏滞系数与损耗因子间的关系在稳态简谐振动和自由振动时的表达形式相同,只是频率取值不同;纤维混凝土的损耗因子和黏滞系数都随频率增加而降低,且在0.5～1.0Hz频段降幅显著,而后渐趋平缓;相比于素混凝土,纤维混凝土的黏滞系数和损耗因子与激振频率的相关性更强.试验所得纤维混凝土频率相关的黏滞系数、损耗因子及推导所建立的两参数关系式为构建物理意义明确且又便于结构振动反应分析的阻尼系数或阻尼矩阵奠定了基础.      

黏弹性薄板蠕变屈曲的载荷-时间特性研究

通过对黏弹性薄板压屈的稳定性分析,着重讨论了蠕变屈曲载荷－时间的特性,理论分析表明：黏弹性薄板蠕变屈曲与材料的力学性能密相关,屈曲载荷不像弹性薄板为一定值,而是与时间相关的;在一定载荷下,经过一段时间后出现延迟屈曲,相关的实验研究也证实这一重要结论;这种延迟失稳问题在工程中有其重要的意义。     

胶凝原油粘弹性的实验研究

用控制应力流变仪ＲＳ７５对新疆、胜利、长庆等胶凝原油进行了粘弹性实验,结果表明,胶凝原油具有典型的粘弹性固体特性,如具有蠕变／回复特性,以及复数模量│Ｇ＾＊│大,损耗角δ小的特性等,小振幅剪切振荡粘弹性参数,可反映原油不同状态下的流变结构特点。     

不可压缩超弹性止水材料的粘弹性计算方法研究

发展改进了研究不可压缩超弹性材料的Mooney-Rivlin公式,把材料参数假设成是随时间变化的粘弹性函数,并讨论了粘弹性函数的推导方法,通过工程实例进行了实验计算,并将计算结果与应力松弛试验进行了比较.结果表明,用改进Mooney-Rivlin公式可以简便有效地计算该类材料的粘弹性问题,为解决工程实际问题提供了新的途径.     

生长对超弹性球壳变形和稳定性的影响

应用连续介质力学有限变形理论建立受内压作用不可压超弹性球壳大变形问题的力学模型, 且运用基于变形梯度张量极分解的弹性体积生长理论分析生长对不可压超弹性球壳变形和稳定性的影响. 通过对球壳变形与内压关系式的数值计算得到不同生长条件下球壳的变形曲线和应力分布曲线及由生长引起的残余变形和残余应力分布. 计算结果表明生长对球壳变形特性有明显的影响, 生长影响球壳可产生不稳定变形的临界壁厚和临界内压, 且在某些情况下可改变球壳的稳定性. 生长在球壳中可产生一定的残余变形和残余应力, 对球壳中的应力分布有一定的影响. 另外当生长的程度足够大时, 即便没有外力作用,球壳仅在生长引起的残余应力作用下也可产生不稳定变形.      

晶粒的取向和变形性质对双晶体循环变形影响的模拟研究

应用晶体细观力学方法，分析了双晶体循环变形过程中组元晶粒取向及其变形性质（Ｂａｕｓｃｈｉｎｇｅｒ效应和循环硬化）的影响，发现双晶体的反向屈服及循环硬化行为为主要由组元晶粒性质支配，晶间内应力的影响是次要的，晶粒取向对宏微观应力应变行为有重要的影响，取向对称性较弱或罗硬差别较大的双晶体晶界影响较大。     

ELECTRO-THERMAL EFFECTS AND DEFORMATION RESPONSE OF CARBON FIBER MAT CEMENT BEAMS

A carbon fiber mat is a sheet composed of intercrossing short carbon fibers, which has more stable and lower electrical resistivity compared with dispersed short carbon fiber mixed in cement. Thereby carbon fiber mat cement could exhibit obvious electro-thermal effect. When electrified, the temperature of composite structures made up of cement mortar and carbon fiber mat will rise rapidly. If the temperature field is not uniform, temperature difference will cause structures to deform, which can be used to adjust the deformation of structures. The temperature field and deformation response driven by the electro-thermal effects of a type of carbon fiber mat cement beams are studied. Firstly, the temperature and deformation responses are studied using theories of thermal conduction and elasticity. Secondly, experimental results are given to verify the theoretical solution. These two parts lay the foundation for temperature and deformation adjustment.     

一维非线性黏弹体和黏塑性体中的最优应变路径

得出了一维非线性黏弹体和黏塑性体中最优应变路径方程，并揭示了它们的某些特性，如：（１）当非线性黏弹本构方程中的黏性部分与应变的关系具有上凸形式时，相应的最优应变路径具有下凸性质；（２）对于过应力和Ｂｏｄｎｅｒ－Ｐａｒｔｏｎ黏塑性体，它们的最优应变路径是塑性应变为线性形式，即塑性应变率为常数，而弹－黏塑性体的最优应变路径则不同。     

磁电弹复合材料和刚性导电导磁圆柱压头的二维微动接触分析

本文求解平面应变状态下磁电弹复合材料半平面和刚性导电导磁圆柱压头的二维微动接触问题。假设压头具有良好的导电导磁性,且表面电势和磁势是常数。微动接触依赖载荷的加载历史,所以首先求解单独的法向加载问题,然后在法向加载问题的基础上求解循环变化的切向加载问题。整个接触区可以分为内部的中心粘着区和两个外部的滑移区,其中滑移区满足Coulomb摩擦法则。利用Fourier积分变换,磁电弹半平面的微动接触问题将简化为耦合的Cauchy奇异积分方程组,然后数值离散为线性代数方程组,利用迭代法求解未知的粘着/滑移区尺寸、电荷分布、磁感应强度、法向接触压力和切向接触力。数值算例给出了摩擦系数、总电荷和总磁感应强度对各加载阶段的表面接触应力、电位移和磁感应强度的影响。     

THE MICROSTURCTURE AND LINEAR VISCOELASTICITY OF OTAC/NASAL WORMLIKE MICELLES

采用流变学、冷冻蚀刻电镜方法,研究了十八烷基三甲基氯化铵（octadecyl trimetryl ammoiumchloride,OTAC）阳离子表面活性剂和水杨酸钠（NaSal）体系蠕虫状胶束的形成、线性黏弹性与微观胶束结构。研究结果表明,在OTAC主溶液与NaSal质量比为5：1时,体系形成了最大长度达1um左右的蠕虫状胶束。当OTAC主溶液质量浓度为1.4%时,以线性虫状胶束为主;当浓度大于2.8%时,胶束开始相互缠结,形成网状结构;当浓度达到4%时,胶束缠结长度l_e值达到一个极小值,松弛时间也达到最大值2.86s,说明此时体系形成了致密的网状结构,并呈现良好的黏弹性。在较低振荡频率时,缠结的虫状胶束符合Maxwell流体特征,但在较高频率区域,OTAC/NaSal蠕虫状胶束表现出了不同于一般聚合物的应力释放机制,随着网状结构的增强,其应力释放机制呈现虫状胶束所特有的“Rouse-like”和“breathing”效应。