冲击作用下纳米孔洞动力学行为的多尺度方法模拟研究

本文利用多尺度方法研究了包含孔洞金属材料在冲击加载条件下的动力学行为. 该多尺度方法结合了分子动力学和有限元方法,分子动力学方法运用于局部缺陷区域,而有限元方法运用于整个模型区域,两种方法之间使用桥尺度函数进行连接. 计算结果既包括了系统宏观的物理信息,如应变场、应力场、温度场等,也得到了微观原子的物理信息,如原子能量和位置坐标等. 结合以上的模拟结果,发现孔洞的坍塌与材料屈服强度和冲击强度有关,而孔洞坍塌和坍塌过程中对微喷射原子的压缩过程是形成局部热点的主要原因. 同时也发现孔洞坍塌形成的位错和局部热点可以导致局部绝热剪切带更容易形成. 关键词： 微孔洞 热点 冲击加载 多尺度方法     

周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究

对铜线密排结构材料开展了一维平面应变冲击压缩实验与数值模拟研究。利用激光位移干涉仪测量了样品/窗口界面速度剖面,获取了有效的结构冲击压缩实验数据。从样品界面速度曲线可以推断,密排结构冲击压缩时没有形成致密结构,在卸载过程中发生了分层。应用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了平面铜线密排结构的三维计算模型,计算得到样品冲击加载下的压缩特性,实验和数值模拟得到的界面速度和压力结果吻合较好,为后续开展柱面铜线密排结构的冲击压缩过程研究奠定了基础。     

变压加载对直接甲醇燃料电池阳极性能的影响（英文）

为评价直接甲醇燃料电池(DMFC)阳极的稳定性,利用扫描电化学显微镜和常规电化学技术,研究了变压加载过程中DMFC阳极性能的变化。结果表明,在探针扫描过程中,经不同电压加载后的DMFC阳极表面的扫描电流呈相似的锯齿状分布。当阳极加载2h,随加载电位升高,扫描峰电流的数量减少,对应峰电流的数值则先增大再减小,表明阳极的催化活性处于不均匀分布状态且随加载时间延长和加载电位升高而逐渐降低。在不同加载电位下,随加载时间延长,循环伏安曲线上的正向和反向电流峰先负移再正移,但抗CO性能持续降低。DMFC阳极在0.6V下分别加载16h和72h后,催化剂粒径由3.4nm分别增大到3.6nm和4.4nm。在0.8V下加载72h后,Pt/Ru重量比由2.0增加到3.9。变压加载使催化活性的不均匀分布加剧催化剂粒径长大,Ru流失加快,从而导致阳极催化性能衰减。     

变压加载对直接甲醇燃料电池阳极性能的影响（英）

为评价直接甲醇燃料电池（DMFC）阳极的稳定性,利用扫描电化学显微镜和常规电化学技术,研究了变压加载过程中DMFC阳极性能的变化。结果表明,在探针扫描过程中,经不同电压加载后的DMFC阳极表面的扫描电流呈相似的锯齿状分布。当阳极加载2 h,随加载电位升高,扫描峰电流的数量减少,对应峰电流的数值则先增大再减小,表明阳极的催化活性处于不均匀分布状态且随加载时间延长和加载电位升高而逐渐降低。在不同加载电位下,随加载时间延长,循环伏安曲线上的正向和反向电流峰先负移再正移,但抗CO性能持续降低。DMFC阳极在0.6 V下分别加载16 h和72 h后,催化剂粒径由3.4 nm分别增大到3.6 nm和4.4 nm。在0.8 V下加载72 h后,Pt/Ru重量比由2.0增加到3.9。变压加载使催化活性的不均匀分布加剧催化剂粒径长大,Ru流失加快,从而导致阳极催化性能衰减。     

均布载荷作用下变厚度开顶扁球壳的非线性稳定问题

本文首先应用逐步加载法将具有硬中心的开顶扁球壳在均布载荷作用下的非线性微分方程组线性化,然后利用样条配点法解线性微分方程组,得到了临界载荷的数值．     

二级加载下疲劳可靠性分析

基于二维概率Miner准则,建立了在二级变幅加载下进行疲劳可靠性分析的系统方法并采用八组较大子样的二级低高和高低加载下的试验数据进行了验证、结果表明;本文方法初步实现了对第一级加载后的剩余疲劳寿命和二级加载下的疲劳总寿命进行较为准确的可靠性预测,预测值与试验值吻合良好     

考虑路径相关性的非比例循环塑性本构模型

根据非比例加载下金属材料响应的延迟特性及加载路径相关性,选取沿应力迹法向的塑性应变的累积量作为非比例加载影响的度量,相应给出反映非比例附加强化的变量,并假设其模量和强化率与加载路径的几何参数相关．为反映由于非比例加载而引起的材料强化的异向效应,在Valanis的塑性内时响应方程中引入与加载路径几何性质有关的应力项,构成非比例循环塑性本构关系．对316和304不锈钢材料在一些典型非比例循环加载路径下的应力响应进行了理论预测,与Benallal等及McDowell的实验结果取得了良好的一致．     

含缺陷结构的塑性极限分析

结合极限分析中的数学规划理论和有限元技术,提出了三维含结构极限分析的数学规划方法,并采用罚函数法引入塑性不可压条件,对于考虑多组独立变化载荷作用的情况,提出了加载路径射线辐射求解方案,并基于这种射线射状的加载路径,推导了多组载荷联合作用下结构塑性极限上限分析的数学规划格式,编制了相应的有限元程序,文中的数值了该方法的正确性与有效性。     

多轴非线性连续疲劳损伤累积模型的研究

根据所建立的单轴非线性疲劳损伤累积模型,在多轴疲劳损伤临界面原理研究的基础上,针对多轴比轴比例加载,建立了多轴非线性连续疲劳损伤累积模型,该模型可以考虑多轴疲劳极限、平均静水应力以及损伤参量与加载参数的不可分离的特点,并且能够反映出多轴加载顺序的影响,最后讨论了该多轴疲劳损伤累积模型在多级加载下的递推形式,经多轴二级及块载疲劳试验数据验证表明,用该模型预测多轴疲劳寿命,其结果令人满意。     

矩形介质光波导的条形传递函数方法

将条形传递函数方法引入矩形介质光波导传播特性的分析计算,从标量波动方程的变分表达式出发,推导和建立了条形传递函数方法的基本方程和两种应用模型,作为算例,给出了阶跃型折射率分布矩形介质光波导的数值计算结果,并与其它方法进行了比较,表明了此方法的精度及对光波导问题的适用性。