复合泡沫塑料力学行为的研究综述

复合泡沫塑料是一种重要的防护材料,它在国防工业和民用工业各部门均有许多重要的应用,对这类材料的力学行为进行研究具有重要的学术价值和应用前景.本文对复合泡沫塑料力学行为的研究文献进行了综述.首先,对复合泡沫塑料力学行为研究的早期工作进行了简介.然后,重点介绍了复合泡沫塑料力学行为研究的最新进展,其中也包括作者近期在该领域开展的一些工作;对复合泡沫塑料进行了静、动态压缩实验和细观加载实验,研究了材料的宏观变形规律和细观失效机制;在理论研究方面,探讨了复合泡沫塑料的能量吸收和缓冲特性,从宏、细观力学分析出发研究了复合泡沫塑料有关力学性能的理论预测问题;还利用计算机和通用软件对高密度复合泡沫塑料进行了有限元分析,研究了高密度复合泡沫塑料的失效行为.最后,给出对该领域研究工作的一些展望.      

考虑恒载效应对梁静力反应影响的有限元分析

从非线性弹性理论出发,应用Hamilton原理,采用三次多项式作为位移函数给出了考虑恒载效应影响的一般形式的单元刚度矩阵,建立了考虑恒载效应影响时梁静力分析的有限元方法,为解决各种不同构造、荷载类型、刚度变化、边界条件下的实际结构考虑初始恒载影响提供了有效的工具。讨论了在分布和集中两种恒载类型条件下恒载大小、结构自身刚度（惯性矩、惯性半径、跨度）等因素对各类梁（简支梁、两端固支梁、悬臂梁）静力反应的影响,结果表明：梁自身的刚度会对恒载效应造成影响,结构越柔（约束越弱、或惯性矩越小、或跨度越大、或回转半径越小）,这种影响越大。验证了初始恒载的存在减小了梁在活载作用下的静力反应,并且这种影响与恒载的大小及结构自身的刚度有关。     

薄膜材料微观力学行为的有限元分析

采用有限元法对材料表面改性层和薄膜材料在显微压入过程中的力学行为进行了计算机模拟。从所得的载荷与压入深度的关系曲线、压痕周围应力、应变场的大小和形状分布曲线等为依据，对在超显微硬度测试中基底材料及界面层的影响进行了详细的讨论，并得出：为排除基底材料的影响，通常规定压入深度（Ｄ）不得超过膜厚（ｔ）的１０～２０％的规则并不适用于所有薄膜系统。测试时，允许的Ｄ／ｔ的临界比值将随薄膜系统不同而异。对软膜硬基底系统而言，由于压头下的塑性应变区更多的是沿膜层的横向扩展，故Ｄｃ／ｔ允许大于上述规定值，而对硬膜软基底系统而言，则由于压头下的塑性应变区很容易扩展到基底材料中去，其Ｄｃ／ｔ值将小于上述规定值。     

中高熵合金的动态力学行为研究进展

中高熵合金是近二十年提出的一种多主元金属合金,打破了传统合金以1-2种金属元素为主元的设计理念.中高熵合金由于多主元的成份设计提高了材料的构型熵和混合熵,展现出许多奇特的组织结构和性能.相比铝合金、钛合金以及钢铁等传统金属,中高熵合金表现出优异的准静态力学性能和动态力学性能等.在高应变速率下,材料的塑性变形受到更多因素的影响,如应变率、温度等.本文首先介绍中高熵合金动态力学性能(包括动态剪切、夏比冲击,动态层裂强度,侵彻自锐性等)的相关研究,并总结了中高熵合金动态变形的微结构变形机理;随后综合概括了中高熵合金中绝热剪切带行为和温度效应的研究现状;最后对中高熵合金在冲击动力学领域的应用和研究趋势提出展望.     

位错载氢运动对材料氢脆行为的影响

位错载氢运动会导致金属结构材料中氢原子的再分布和氢损伤的加剧,但目前仍缺乏相关实验数据支撑。本文首先对比了高锰钢预充氢后在四种应变速率（1×10^–3 s^–1,1×10^–4 s^–1,1×10^–5 s^–1和1×10^–6 s^–1）下的断口特征,随后结合理论计算探究了不同应变速率下位错载氢对金属材料氢脆行为的影响。结果表明较慢应变速率（1×10^–5 s^–1 and 1×10^–6 s^–1）下拉伸的试样具有比较快应变速率（1×10^–3 s^–1 和 1×10^–4 s^–1）拉伸时更高的氢脆敏感性和更大的断口脆性区面积。这是因为较慢应变速率下拉伸时,氢可以随位错运动,导致在塑性变形过程中形成更大的氢原子扩散距离和脆性区深度。此外,在更慢的应变速率（1×10^–6 s^–1）下,晶界处可以富集更多的氢,导致断口具有最大的脆性区面积。但是由于塑性变形过程中形成大量对氢原子具有强束缚作用的缺陷,导致实际位错载氢运动距离远低于理论位错载氢运动距离。

     

磁控溅射制备BCN薄膜纳米力学和摩擦磨损行为的研究

利用直流磁控溅射技术制备三元BCN薄膜，通过改变N2／Ar流量比（0．0～0．3）得到不同含氮量的薄膜．采用X射线光电子能谱仪和傅立叶红外光谱仪分析薄膜的成分和结构，采用纳米压入仪分析薄膜的纳米力学性能和纳米摩擦磨损特性，分别采用连续刚度测量法和横向力测量法测试薄膜的硬度和划痕行为．结果表明：薄膜中氮含量随N2／Ar流量比增加而增大并趋于稳定；反应气体中的氮优先与硼结合生成B—N键，当N2／Ar流量比超过一定值后，部分氮与碳结合生成C=N键；薄膜的纳米硬度和弹性模量随薄膜中氮含量的增加而下降；BCN薄膜的划痕深度与薄膜的结构密切相关，而摩擦系数受薄膜结构的影响不明显；在相同载荷下薄膜的划痕深度随薄膜中氮含量增加而增大；对于同一试样，薄膜在未破裂之前摩擦系数基本保持在0．10左右，薄膜破裂后摩擦系数迅速增至0．46．     

热处理对类金刚石碳薄膜力学和摩擦性能的影响

利用直流磁分离及脉冲阴极双激发源等离子弧薄膜沉积装置制备了含Ti底层和无Ti底层的类金刚石碳薄膜(DLC);采用纳米硬度计、原子力显微镜和X射线光电子能谱仪分析了薄膜的力学性能和结构;采用УСК-1型球-盘滑动摩擦磨损试验机考察了薄膜的摩擦性能.结果表明,同无Ti底层的DLC薄膜相比,含Ti底层的DLC薄膜的硬度和弹性模量较低;含Ti底层的DLC薄膜经真空400℃退火后表面层中存在TiO2,内部存在TiC;而无Ti底层的DLC薄膜经真空500℃退火处理后硬度、弹性模量和表面形貌几乎保持不变;无Ti底层的DLC薄膜经空气中500℃退火后摩擦系数明显降低,这是由于DLC薄膜在空气中热处理时更易发生石墨化所致.     

活性粉末混凝土在多次冲击荷载下的力学行为

采用60％的超细工业废渣取代水泥制备了抗压强度达200 MPa的生态型活性粉末混凝土（RPC）,采用分离式霍普金森压杆装置对不同纤维掺量的RPC材料进行了4种方式的多次冲击压缩实验。定义了材料多次冲击压缩标准化强度,揭示了冲击次数、冲击方式、纤维掺量对材料抗多次冲击性能的影响规律。研究表明随着纤维掺量的提高,材料抗多次冲击的能力不断提高。随着冲击次数的增加,材料的损伤程度不断增大,标准化强度不断下降。随着冲击方式的改变,材料首次冲击的损伤增加,第2次和第3次冲击下材料峰值应力下降速度提高。     

时效处理对低溶质Cu—Cr—Zr合金力学和电滑动磨损性能的影响

在销－盘式摩控擦磨损试验机上进行了Cu-Zr-Zr合金的电滑动摩擦磨损试验,考察了时效处理对其力学和电磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜对其磨损表面进行观察分析,结果表明：Cu-Cr-Zr合金的损随时效温度的升高逐渐降低,在500℃时达到最低值;随着时效温度的进一步升高,磨损率又开始增大,在电流作用下,合金的磨损机制主要有粘着磨损、磨粒磨损与电侵蚀磨损,在相同的摩擦磨损试验条件下,Cu-Cr-Zr合金的耐磨损性能明显优于Cu-Ag合金。     

骨料对混凝土材料冲击压缩行为的影响

利用大尺寸Hopkinson压杆，以实验数据为依据，研究了四种不同骨料尺寸的普通混凝土材料和两种不同配比的钢纤维增强混凝土材料在冲击载荷下的压缩强度，从唯象的角度分析了骨料性质及其粒径对混凝土材料动态压缩性能的影响及可能的力学机理，为在工程上更好地利用混凝土材料提供一定的理论和实验的支持。     

纸浆纤维悬浮液物性参数对流动特性的影响

分析了纸浆的物性参数对两相流动模拟的影响，这些物性参数主要包括浆流种类、纤维的尺寸等参数，通过Phoen—ics软件的模拟得出结论，对于同类型的纸浆而言，随着浓度的增大，流体的速度梯度增大，剪切应力增大，径向浓度差增大；对于不同类型的纸浆，木浆的剪切应力大于同样浓度草浆的剪切应力；管道中浓度分布呈中心高，壁面低的单调递减趋势，很不均匀；对于不同类型的纸浆，草浆的径向浓度差小于木浆的径向浓度差．     

实验模态分析技术用于桥梁状态监测

本文研究实验模态分析技术在桥梁动态特性分析和工作状态监测，故障诊断方面的应用，主要对自然激励下的动力学参数辨识模型，测点布置方案的优化准则等进行了分析讨论。     

浦东某桥南、北桥坡地基处理监测结果对比分析

介绍了浦东某干线桥南、北桥坡地基处理施工情况 ,通过对变形监测结果的分析 ,认识到相同工程地质情况下不同加固方法的效果不同 ,得出了一些颇有意义的结论。     

动载荷下材料的屈服强度变化

描述了冲击加载和准等熵加载下获得材料动态屈服强度的方法,并以钨合金材料为研究对象 ,通过VISAR测试技术测量了钨合金材料在冲击加载下的屈服强度随压力的变化,并把实验结果与文献报道的准等熵加载下的材料强度变化的实测结果进行了比较.结果表明,准等熵加载下材料的屈服强度明显高于冲击加载下的材料屈服强度,并认为这主要是由于两种加载方式下材料的温升效应不同所造成的.     

一个可考虑结构性影响的土体本构模型

以往的土体材料本构模型基本上没有考虑结构性这一最为根本的内在因素的影响.在回顾与评价剑桥模型的基础上,基于经典塑性理论,提出了一个可考虑结构性影响的土体本构模型,分析验证了这一模型的合理性,指出了模型的适用条件.     

PBX颗粒力学性质对其撞击感度影响的初步研究

利用自行研制的应力测试系统研究了在机械撞击作用下粉状塑料粘结炸药(PBX)的表现。结果表明,由不同的聚氨酯(PU)溶液处理黑索今(RDX)得到的混和炸药PU-RDX,在机械撞击作用下给出的应力-时间曲线是多样的。而且PU-RDX的机械撞击感度随出现第二个应力峰的时间比(指不同的PU-RDX第二应力峰出现时间和仪器在空打时相应时间比)的增大,有下降的趋势。该时间比在一定程度上代表了粉状PU-RDX的塑性。研究在机械撞击作用下PBX的应力-时间特性有助于理解钝感炸药的机理、改进有关的工艺。     

自适应超静定桁架结构强度控制的研究

以超静定桁架结构为背景研究了自适应结构的承载能力.探讨作动器和杆单元的共同工作,用以进行结构分析和控制结构承载能力.后者意指通过作动器的主动变形调控结构的内力分布以获得更加合理的工作状态.     

安庆长江公路大桥区域稳定性及桥位线选址遥感应用研究

安庆长江公路大桥区域稳定性及预选桥位线方案是大桥建设前期的一项重要基础性工作。本文是利用航、卫片地质解译调查 ,分析研究拟选桥址区及其外围的地质构造特征 ,新、老断层的分布情况及其活动性 ,并进行区域稳定性评价 ;利用5 0至 90年代的航、卫片资料 ,分析评价了拟选桥址区长江岸带变迁及稳定性 ;对预选桥址区工程地质条件及优选桥位线方案进行比较与论证。     

空气绕流诱发H型桥面振动的机理分析与模拟——————以Tacoma大桥风振致毁事故为例

以Tacoma大桥风振致毁事故为例, 研究H型桥面的风振机理. 分析了绕流场对称性的 破缺及其诱发桥面振动的情况; 并根据大桥实际尺寸, 采用Fluent软件进行了二维仿真计算. 结果表明: 桥面低压区从中部逐步形成并顺风向移动, 在上下桥面依次交替进行; 其二, 风 速越大, 桥面所受的阻力和升力变化周期越小, 周期变化速率也越小; 其三, 升力系数的变 化周期约为阻力系数变化周期的两倍, 在当时19m/s的风速条件下, 升力系数变化的周期约 为31.5s.     

地层基床系数对竖井结构动力响应的影响

本文提出一种解析的方法,将竖井结构看作一端简支,一端轴向弹性支承的有限长中厚园柱壳,求得其在冲击波作用下的动力响应,着重考察了地层基床系数的影响。算例表明,当主要关心Nzx值时,竖井底部简化处理成刚性固结,没有造成很大偏差。