功能梯度材料中Stoneley波的传播特性分析

研究功能梯度弹性半空间(y≤0)和功能梯度磁电弹半空间(y≥0)界面的Stoneley波传播特性.基于两个介质的本构方程、控制方程和界面连续条件,推导出功能梯度材料界面处的Stoneley波波速方程,通过数值模拟,得到功能梯度材料中Stoneley波的色散曲线,并分析功能梯度材料中Stoneley波传播特性.     

X射线荧光光谱法测定钢铁材料中硫、磷含量

<正>常用钢材中,硫、磷属于有害杂质元素,硫元素增加钢铁产生"热脆"倾向,磷元素增加钢铁产生"冷脆"倾向。因此,钢材中的磷、硫含量通常要求被严格控制。以压力容器用钢材为例,碳素钢和低合金钢中磷含量要求不大于0.035%、硫含量要求不大于0.035%;低温用钢更为严格,磷含量要求不大于0.020%、硫含量要求不大于0.010%。     

典型连接结构螺栓的附加弯矩形成机理与承载能力研究及结构优化设计

针对典型连接结构中, 高强螺栓在受拉工况下因产生附加弯矩而极大削弱其承载能力的问题, 开展了螺栓附加弯矩产生的机理研究, 并提出了一种有效降低螺栓附加弯矩的结构优化设计方法. 首先, 建立典型连接结构的等效力学模型, 推导出螺栓附加弯矩的解析解, 进一步开展数值仿真分析, 验证了解析方法的正确性. 考虑螺栓同时承受拉弯耦合载荷工况, 引入梁塑性弯曲理论, 研究了不同拉弯组合下的螺栓截面各类应力分布的交互关系, 并给出了考虑轴力影响的弯矩塑性折减系数. 基于最大应力破坏准则, 开展了考虑附加弯矩和弯曲塑性影响的螺栓载荷失效判据研究, 该判据更加具有工程应用价值. 从机理出发, 开展典型连接结构优化设计以降低螺栓的附加弯矩进而提高其承载能力, 进一步采用解析方法, 阐述了铰支球头的工作机理. 采用数值仿真方法, 开展了螺栓附加弯矩灵敏度分析, 验证了优化设计方法的有效性. 进一步开展试验研究, 获得不同连接状态下螺栓的附加弯矩, 验证了优化设计方法的正确性和可行性. 该方法能够极大降低高强螺栓的附加弯矩, 最大程度发挥螺栓的承载能力, 提高连接结构的可靠性.      

定量供油下近接触区油池形态试验观察

采用球-盘点接触光干涉润滑油膜测量装置,观察了纯滚条件下近接触区油池形态随供油量和卷吸速度的变化过程. 结果表明,油池在低速、中速和高速下分别呈现出闭合态、半开放态和分离态3种状态. 闭合态油池内气穴长度随卷吸速度增加而增加,且存在使尾部油池分离的临界速度. 气穴区表面张力作用使气穴长度预测值和测量值出现差别;卷吸作用和压差作用是油池变形的原因;供油量和卷吸速度决定了润滑剂的供-失平衡态,影响了油池侧宽的变化趋势.      

剪切作用下纳米粘土对LDPE熔体粘弹响应的影响

以LDPE/EVA/纳米粘土复合体系为研究模型,考察了剪切作用下,分散良好的纳米粘土对聚合物基体熔体稳态及瞬态粘弹响应的影响.发现剪切作用下,纳米粘土增加了聚合物熔体粘弹特性对剪切速率、剪切应变及剪切作用史的依赖性,改变了相应的依赖关系.稳态剪切时,纳米粘土的加入使体系第一法向应力差(N1)在低剪切速率区变为负值,而在高剪切速率区N1与粘土的含量无关;同时就瞬态剪切应力及N1的应变依赖关系而言,复合体系明显不同于聚合物基体;预剪切对聚合物基体瞬态粘弹响应几乎没有影响,而当纳米粘土的加入量大于3wt%后,与未经预剪切的样品相比较,经预剪切的复合体系的瞬态剪切应力值、应力过冲程度以及稳态剪切应力值均明显下降,且预剪切前后复合体系达到稳态时其瞬态剪切应力差值随纳米粘土含量的增高而线性增加.此外,纳米粘土的添加对聚合物熔体受剪切作用的非线性粘弹响应存在影响.复合体系熔体呈现特异非线性粘弹响应,其缘由被认为是由于纳米粘土在聚合物基体中剥离分散,或聚合物分子链插层于粘土片层间,形成局部有序结构,受剪切作用而排列取向.     

橡胶弹热制冷效应的热力学分析与教学设计

橡胶分子链独有的柔顺性和熵弹性特征,使其表现出巨大形变能力和明显的弹热效应。近年来基于橡胶回缩-吸热机理的弹热制冷现象逐渐受到重视,从而为高分子物理学的研究开辟了一个新的方向。本文在“高分子物理学”课程高弹形变和弹热效应的热力学分析基础上,引入橡胶弹热制冷效应的原理与研究进展,设计“基于橡胶熵弹性的弹热制冷效应”的教学目标、教学过程等内容,不仅有助于将抽象的高分子物理学基础理论转化为实际应用范例,提升“高分子物理学”课程的学习质量,还锻炼了大学生跟踪学科前沿、开展创新训练的意识与能力。     

钽的层裂实验数值模拟

 采用连续介质力学基唯象模型模拟分析了钽的平板撞击层裂行为。该模型包括了材料的非线性弹性（状态方程）、率相关塑性和孔洞的形核及生长等多种效应,并且采用一种对角隐式Runge-Kutta方法来求解本构率方程组,提高了热粘塑性本构关系计算的稳定性及精度。将数值模拟结果和相关实验数据进行了对比分析,结果表明,对于样品中的拉应力峰值明显高于材料层裂强度的实验（中、高速平板撞击实验）,理论模型具有较好的预估能力,但对于临界层裂问题（低速平板撞击实验）,该模型对材料损伤与失效过程的描述可能不够准确,需要进一步改进。     

卵形钢弹对铝合金靶板侵彻问题的数值模拟

 基于球形空穴膨胀理论（SCE）,采用ABAQUS有限元商业软件并结合其子程序的二次开发功能对钢弹侵彻金属靶进行3D有限元数值模拟。根据空穴膨胀理论,靶体对侵彻弹体的影响可以用一个作用在弹体表面的力函数代替,这样在进行数值模拟时就无须划分靶体网格,也避免了复杂的接触问题,从而使模拟大大简化。模拟所用卵形弹为VAR 4340钢弹,靶体为6061-T6511铝合金。模拟过程中考虑到弹体的可变形性和入射时的微小偏航角等实际情况,并且考虑到了弹身在运动过程中和靶体的接触分离效应。所得模拟结果与文献中的实验结果进行了比较,发现模拟结果与实验结果吻合得很好,并得到了一些有意义的推论。     

脉冲激光在液体中激发的声波特性研究

理论上分析了脉冲激光在液体中产生的声波波阵面随光声源形状的变化,以及不同激发机制下光声脉冲波形的差别,并从实验中得出了脉冲CO2激光光声脉冲频谱特性.结果表明光声波波阵面为球面或柱面,热弹机制激发双极性的光声脉冲,汽化机制激发单极性的光声脉冲,CO2脉冲激光在水中激发的声波频谱峰值主要在100 kHz以下.通过选择光声源的形状和激发机制可以获得所需的光声信号.     

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...