在室温下冻结的冰

大多数的表面并不是很光滑平坦的，当两个物体的表面相互接触时，实际上只有其中的一部分表面是真正地碰在一起的．在正常的条件下，如果说两接触面间是潮湿的，或者说有水蒸汽存在时，表面间就会产生出一种效应，称为“表面张力桥（capillary bridge）”．这些桥倾向于使表面粘结在一起，而使两表面间不易滑动．为了能更清楚地了解这个现象，荷兰Leiden大学的J．Frenken教授所领导的研究组对这种被限制于两表面缝隙间的液体的物理行为进行了一系列的实验．他们发明了一种称为“摩擦杠杆（tribolever）”的仪器，它是由一个稍有弯曲的微型硅片传感器所组成，其作用是可以感受小于皮牛顿的力．     

浅谈摩擦力

浅谈摩擦力顾邦学（上海市经济管理学校２０００６０）１摩擦力产生的条件接触表面问摩擦系数不为零，有垂直于接触面的正压力，且相互接触的物体间有相对运动或相对运动趋势．这里需指出，两个不光滑的接触面间，不一定都存在摩擦力．如图１所示，物体Ａ与Ｂ叠放在桌面Ｃ...     

软体机器人用多孔聚合物水凝胶的摩擦接触非线性行为

针对软体机器人用水凝胶含摩擦斜向接触问题,建立了接触力学数值模型,分析了水凝胶软材料斜向接触时的局部接触大变形及摩擦效应等非线性行为.基于超弹性材料本构,推导得到了水凝胶的更新自由能函数.给出接触计算策略,数值计算了刚性球状压头正向接触水凝胶和斜向接触水凝胶两个算例,讨论了经典Hertz接触理论的适用性以及不同摩擦系数对接触区应力分布和接触状态的影响规律.计算结果表明,水凝胶的材料非线性以及大变形引起的几何非线性使得经典Hertz接触理论不再适用;斜向接触时,摩擦系数的增大会导致水凝胶内部应力的重新分布,表现为最大应力位置由接触面下方转移到接触表面上,同时使水凝胶内部和表面出现两个主要高应力区.此外,研究还发现当摩擦系数较小时(μ<0.05),水凝胶正向接触事件中所有接触点均处于静摩擦到滑动摩擦的极限状态,而斜向接触事件中接触面的部分区域始终处于稳定静摩擦状态.     

基于静态双重区域分解的两种接触并行算法

CHAP3D是北京应用物理与计算数学研究所自主研发的Lagrange通用弹塑性流体力学分析程序.文章介绍了在CHAP3D程序中使用的、针对多处理器集群的、基于静态双重区域分解的两种接触并行算法.第一种是分配单个完整接触面的接触并行算法，此算法将一对完整的接触面分配到一个处理器上，并建立计算域与接触域的通信关系.此接触并行算法的优点是简单，在具有接触面的处理器上可以直接使用串行的接触搜索算法和接触力耦合计算算法.另一种是主面剖分区域分解的接触并行算法，此算法将所有接触面的主面区域分解到所有处理器上.须建立计算域与接触域以及接触域内各处理器间的两种通信关系.该接触并行算法是一个负载平衡的并行算法，具有很好的并行效率和可扩展性.数值算例显示，这两种接触并行算法都能够很好地模拟多种不同类型的接触问题.      

电磁轨道炮滑动电接触的热效应

为了更准确地反映滑动电接触面的温升过程,建立了电磁轨道炮高速滑动条件下非理想电接触的计算模型,采用有限差分法,对接触电阻热效应进行了计算。计算结果表明:非理想电接触的表面温升明显高于理想接触,接触电阻层的厚度越大,电接触面的温升越快;由于速度趋肤效应的影响,接触电阻热的作用范围主要集中在接触面尾部区域;材料的热导率及输入电流的波形均对接触面温度峰值有重要的影响。研究结果为预测接触表面的材料状态,进而预测接触转捩的发生提供了理论依据。     

密封界面微孔结构的三维分形重构技术与泄漏特性

基于分形粗糙表面的三维数值重构技术,对界面微孔结构的分形表征进行详细研究,并应用分形多孔介质输运理论构建界面泄漏机理模型,建立微观形貌与宏观泄漏率之间的理论关系式.用有限元分析法对单粗糙峰的接触变形进行模拟,获得最大孔径的变形位移,实现微观接触力学与微观泄漏模型的有效耦合.应用所提出的预测模型对金属垫片泄漏率进行计算,结果与已有实验结果相吻合.由预测模型可知,粗糙表面分形维数、特征尺度系数以及变形位移量对微孔几何结构影响显著,是影响界面泄漏率的关键因素.     

毛细现象公式的导出

液体表面分子间的吸引力、液体表面的分子有一种使其面积缩成最小的力,或称一种抵抗表面积扩张的力,此力称“表面张力”．液体表面是指液体与空气或其他液体相接触的自由面．若不指明,即可认为相对于空气而言．表面张力的大小与接触面的物质有密切关系．此外,表面张力还与温度有关,温度越高,表面张力越小．表面张力的方向总是与液面相切,与分界线相垂直．若在液面作一长为L的直线,将液面分成两部分,这两部分之间的相互牵引力为F,即表面张力F=σL．其中σ为液体表面张力系数．单位为N/m．由于表面张力的作用,液滴表面有收缩到最小的趋势,而使液滴成近似球形的状态．     

谈课堂教学中的预设和生成--从一堂"问题课"说起

事情发生在“摩擦力”这节课上．“滑动摩擦力的大小与接触物体间的压力成正比，与接触面的粗糙程度有关．物体表面越粗糙，同样压力下摩擦力越大；物体表面越光滑，摩擦力就越小．”说这段话的时候，我很自信，因为实在是太熟悉了，我也丝毫没有对这句话的科学性产生过怀疑．但接下发生的事让我大感意外．     

Elastic Behaviors of Adsorbed Protein-like Chains

基于三维格点的ODI模型,采用PERM方法研究了吸附在表面的类蛋白质分子的力学性质．首先计算了拉伸过程中,类蛋白质分子链的尺寸大小以及形状参数．发现类蛋白质链在拉伸过程中经历了从棒形到球形,再从球形到棒形;最终在链全部脱离表面作用时,又形成了球形结构．还计算了类蛋白质分子链的热力学性质,如每个键的平均自由能、平均相互作用能、平均吸附能、平均螺旋能、平均折叠能以及平均紧密接触对能．同时也讨论了拉伸过程中的弹性力,在表面对类蛋白质分子有吸附时,弹性力在拉伸过程中出现一个力的平台,这和SMFS实验得到的一般高分子拉伸的力学平台类似．弹性力对能量的贡献以及对紧密接触对能量的贡献的曲线中出现了力学平台,随后出现了极大值．     

在纳米量级上电荷分布的镶嵌模型

每一个中学生在学物理时都知道，将气球在自己的头发上摩擦一下，或者将两个非导体材料相互摩擦后，都会在两个物体的表面上各自产生正、负静电荷．这个过程在形式上是涉及接触充电的问题．对这个问题，长期来在理论处理上一直是假设两个接触材料的表面的特性是空间均匀的，接触后表面电荷的空间分布也是均匀的．如果这个假设是正确的话，那么两个相同材料相互摩擦后，表面电荷应该没有任何的变化．     

攻角对端壁缝隙泄漏流气膜冷却的影响

本文中的实验在高压涡轮进口导叶平面叶栅中完成,叶栅端壁前缘开有模拟燃烧室涡轮连接处的缝隙。实验中采用GE-E~3高压涡轮进口导叶作为研究对象,缝隙与端壁表面夹角为30°。进口雷诺数(基于叶片轴向弦长和进口气流速度)为3.5×10~5,进口马赫数为0.1,泄漏流流量比为0.5%和2.0%。气膜有效度通过压力敏感漆(Pressure Sensitive Paint,PSP)进行测量。实验结果表明随泄漏流流量比的增加,端壁表面的平均气膜有效度有所增加;当来流攻角从i=+10°变化至i=-10°时,叶片前缘吸力面附近的端壁气膜有效度降低,但在整个端壁表面气膜有效度对攻角变化并不敏感。     

CFETR氦冷包层放射性废物包装容器的屏蔽设计

对中国聚变工程实验堆(CFETR)氦冷陶瓷产氚包层放射性废物包装容器进行了屏蔽设计。分析了CFETR氦冷陶瓷包层放射源项特点,阐述了容器屏蔽厚度的计算模型,使用蒙特卡罗程序MCNP5计算容器表面剂量率。结果表明包装容器表面剂量率与容器厚度之间呈现指数衰减关系。再根据中国现行标准,给出普通碳钢材料和普通碳钢-铅夹层材料两种方案。     

表面黏附导致的接触行为转变

应用大规模分子动力学方法, 模拟了具有不同原子级粗糙形貌的两种刚性球形探头与弹性平面基体的黏附接触行为. 研究了载荷与真实接触面积、接触界面排斥力与真实接触面积, 以及黏附力与真实接触面积之间的关系. 分子模拟得到的载荷与真实接触面积的关系, 与连续力学接触理论预测很好地定性一致. 无论是原子级光滑探头还是粗糙探头, 黏附接触下的排斥力与真实接触面积的关系, 都与无黏附接触时的规律相一致, 即黏附力对接触行为的影响作用, 可以等效为附加在真实外载荷基础上的虚拟载荷, 将对黏附接触行为的分析转变为无黏附接触分析. 两种探头的黏附力随真实接触面积都呈幂函数形式的增长, 但是, 原子级光滑探头的幂指数大于1, 而原子级粗糙探头的幂指数小于1. 关键词： 接触行为 表面黏附 分子动力学模拟     

银薄膜对光学基底表面粗糙度及光散射的影响

为了研究金属银薄膜与光学基底表面粗糙度和光散射的关系,提出了通过对光学薄膜矢量散射公式积分来获得界面粗糙度完全相关模型和完全非相关模型下其表面的总反射散射的方法．理论计算了光学基底上两种模型在不同厚度银膜下的总反射散射和双向反射分布函数．结果表明,当沉积在光学基底上的银薄膜的厚度大于80nm后．两种模型下计算的银薄膜的表面总反射散射都等于基底的总积分散射,银薄膜能较好地复现出基底的粗糙度轮廓．实验研究表明为了复现基底的粗糙度,银薄膜的最佳厚度应在80～160nm之间．     

融合结构重参数化变换的气体泄漏红外检测

针对常规工业气体泄漏检测装置需泄漏扩散到一定范围并与传感器接触时才能响应的不足,提出一种融合结构重参数化变换的红外非接触式检测网络模型GRNet。GRNet模型采用Mosaic-Gamma变换的预处理方法增加泄漏样本数量并提高图像对比度以增强模型的鲁棒性;通过K-means聚类分析出适用于气体泄漏红外检测的候选框以预置模型参数;优化定位损失函数以提高模型对泄漏区域的定位准确性;采用改进后的轻量化网络RepVGG模块重构特征提取网络增强模型的特征提取能力,以实现轻量化并提高检测精度。实验结果表明,GRNet模型对氨气泄漏的平均检测精度达到94.90%,单张图像平均检测时间达到3.40 ms。采用伪色彩映射实现泄漏浓度的视觉感知效果,采用PyQt5将GRNet模型进行封装实现气体泄漏红外检测系统界面的可视化并在Jetson Nano B01嵌入式实验平台部署该模型,验证了实际工程应用的可行性和有效性,为开发气体泄漏非接触探测装置以保障涉气企业的安全生产和稳定运行提供一种有效的检测算法。     

粗糙表面接触模型的研究现状和展望

工程表面在微观尺度上都是粗糙的.研究粗糙表面的接触行为,有助于更好地理解表面的微观结构影响其功能属性的机理,以便为特定的工程应用设计表面形貌.总结了粗糙表面接触模型的研究现状,并从基体的塑性应变和材料力学行为的尺度效应两个方面对未来的工作进行了展望.     

多层Ti/Al电极结构对Ga N/AlGaN HEMT欧姆接触特性的影响

研究了多层Ti/Al结构电极对GaN/AlGaN HEMT欧姆接触特性及表面形态的影响。采用传输线模型对各结构电极的比接触电阻率进行了测量,采用扫描电子显微镜对电极表面形态进行扫描。实验结果显示,在同样的退火条件下,随着Ti/Al层数的增加,比接触电阻率逐渐减小,表面形态趋于光滑;降低Ti/Al层的厚度会加剧Au向内扩散而增加比接触电阻率,但能稍微改善表面形态;Ti比例过高会影响Ti N的形成导致比接触电阻率增加,但能明显改善表面形态。     

水在室温条件下结冰

大多数固体的表面都不是光滑的和非常平的．如果两个物体相接触，它们不会在外观相接触的整个面积上相接触，而是在大量的微小的触点上相接触．在正常的湿润的条件下，水蒸气会在这些触点上凝聚，产生微小的“毛细桥梁”．这些桥梁会使两个表面粘在一起，使之不容易相对滑动．     

一种铁磁材料探伤的方法

介绍一种利用LC振荡电路的磁回路探测材料表面和内部伤痕的方法．实验证明,该方法能应用于高压容器的深层探伤,且效果很好．     

粗糙热传导表面下激光介质温度场的计算分析

提出了一种计算温度场的面热源自适应调整算法,该方法通过在研究对象的封闭边界上引入虚拟面热源来求解稳态热传导方程的边值问题。建立了导热联结的具有粗糙表面介质的接触模型,在此基础上建立了随机分布的表面散热边界条件,并用面热源自适应调整算法计算了激光介质的温度场。结果表明,由于实际激光介质散热表面不能完全紧密接触,其温度场呈现一定程度的随机起伏,越靠近边界,随机起伏越明显,介质中心区域随机起伏则不明显;有效热接触面积越小,这种随机起伏越强烈。计算表明热接触面积占50%时,比接触面积占75%时温度场的随机性更明显。