微尺度金属单晶应变突变现象的理论模型

介绍了近期基于特定物理变形机理相继发展的一些应变突变理论模型,重点讲述了微米尺度金属单晶柱体应变突变现象的晶体塑性理论模型.该模型考虑了应变突变幅值的随机性,提出了间歇性塑性流动的边界条件,建立了应变突变发生的判定准则,引入了应变突变持续时间参数,获得了间歇性变形行为的应力-应变关系.有限元计算表明,模型预测结果能够较为合理、准确地描述特征尺寸处于数微米以上的微柱体间歇性塑性流动现象.     

晶体塑性模型在微压缩实验误差分析中的应用

应用基于位错密度的各向异性晶体塑性理论模型,分析了轴向压缩下Ni单晶微圆柱体的力学响应.将其与实验结果对比,验证了该理论模型的合理性.进而,以单滑移[123]取向Ni金属柱体的微压缩实验为研究对象,分析晶体取向、摩擦力、接触失配以及几何锥度等常见实验误差因素对其力学测试结果的影响.研究结果表明:在单滑移取向下,晶体取向偏差(2°)导致微圆柱体整体变形从单滑移向多滑移变形转变;受摩擦力影响的横向约束效应可以显著提高塑性应变硬化程度;接触失配导致弹性模量测试值偏低,同时使得塑性剪切滑移主方向发生显著改变;在有锥度(2°~5°)条件下,屈服应力值较无锥度情况偏低.     

基于能量变化的微尺度金属应变突变准则研究

微尺度金属在塑性变形过程中呈现出显著的应变突变特性.论文以力加载条件下单晶Ni微米柱体和位移加载下Au纳米柱体为对象,探讨应变突变的判定准则与不同特征阶段的判别条件.首先从经典塑性理论Hill稳定性条件出发,分析微柱体变形过程中的动能变化,提出了应变突变发生与结束的判定准则.进一步分析柱体变形过程中的内能变化,结合动能变化的分析结果,给出了微尺度金属不同变形阶段的判别条件.通过与文献中实验与理论结果对比发现,基于动能变化的应变突变判定准则能够判断应变突变的发生与结束,基于能量变化的判别条件可以有效区分微柱体的不同变形阶段.最后对新理论准则的可靠性与适用性进行了讨论.     

基于微结构演化的V5Cr5Ti合金塑性本构模型

为合理描述V5Cr5Ti合金的塑性变形行为,本文建立了基于微结构演化的塑性本构模型。首先,采用小尺寸试样开展了V5Cr5Ti合金单轴拉伸试验,并对其在不同应变程度下的微结构演化特征进行了分析。研究发现,影响V5Cr5Ti合金塑性变形行为的主要因素是位错密度演化以及团簇状和弥散析出相。据此建立了位错密度演化方程、组分相含量体积分量演化方程,并考虑团簇状和弥散状第二相对V5Cr5Ti合金流动应力的影响,进一步建立了包括非热应力、热激活应力和弥散相强化应力的流动应力关系式。最后,根据隐式应力更新算法对新模型进行了有限元实现,并与实验结果进行比较,验证了新模型的合理性和预测精度。     

黑河市内建筑物墙体渗水(内外墙)的原因及防治办法

近年来，我市区内经常看到外墙面上出现的一片片湿齿印迹。面砖出现斑状破坏，有的抹灰面片片脱落，严重者砖面碎裂，不但影响建筑物的观感质量，还直接影响和降低了建筑物的使用功能，缩减建筑物寿命。这种现象应引起有关单位的观查和注意，并采取治理措施。一般墙体渗水产生部位多数出现在厨房、卫生间、外墙分格缝、窗台等处；产生墙体渗水的原因是多方面的，但最主要是由于施工粗糙造成的，现将有关产生原因分析如下：一、施工粗糙1、砂浆饱满度不够。施工单位和操作者在施工时，对主体砌筑不重视，为了省事，干砖上墙，这样砂浆很难铺…     

界面裂纹萌生与扩展的分子动力学模拟

运用分子动力学模拟方法研究了裂纹在界面端处萌生与沿界面扩展的临界条件. 模拟考虑了一双相材料的3种模型,即构成90°/90°和 90°/180°夹角的两个界面端和一个界面裂纹. 模拟采用了包含原子区域与连续区域的并发型多尺度模型,即在界面端尖端和裂纹尖端附近 采用分子动力学(MD)方法,MD区域之外则按照线弹性有限元方法分析. 结果表明,在断裂启动时刻,3个模型沿界面的最大应力均达到界面理想强度;而且,其界 面能恰好足以克服界面材料的本征内聚能. 因此,界面端裂纹萌生与沿界面扩展的断裂条件可以通过界面理想强度和内聚能联系起来. 并基于模拟计算结果提出了界面断裂启动的统一准则.     

基于第一原理研究含活性元素Y的Ni/Al_2O_3界面拉伸强度和断裂特性

采用基于密度泛函的量子力学第一原理计算方法,系统研究了热障涂层中含活性元素钇(Y)的Ni/Al2O3界面拉伸强度和断裂特性.首先,考察了Al截断O位置Ni(111)/Al2O3(0001)界面模型中活性元素Y可能占据的位置,包括间隙位置、Al替代位置和Ni替代位置.通过计算界面结合能,并与纯净界面的结合能相比较,确定了含活性元素Y的Ni(111)/Al2O3(0001)界面稳定模型,并分析了稳定界面模型的原子键以及晶格常数等基本参数.随后,对获得的稳定界面模型开展第一原理拉伸模拟计算,获取了含活性元素Y的Ni(111)/Al2O3(0001)界面的理论拉伸强度和分离功等参数.进而,通过分析界面原子键长和电荷密度的变化,对该界面的失效和断裂特性作了详细分析,并证实了元素Y对Ni(111)/Al2O3(0001)界面的强化效应.     

层电层合板柱形屈曲

导出了压电介质弹性稳定性问题的控制微分方程，提出了压电层板柱形屈曲的数学弹性力学解法，由于最后所得特征值问题的复杂性，屈曲临界载荷必须数值求解。文中对不同压电材料的双层板作了具体计算，考查了压电性对屈曲载荷的影响。     

纳米材料力学行为的原子尺度模拟研究

对几何尺寸极小的纳米材料而言,数值模拟是与实验测试同样有效的研究手段, 而且,当材料特征尺寸更小、缺乏可用的测试系统时,数值模拟可能是唯一的方法.介绍了近年来纳米材料力学行为的原子尺度数值模拟研究方面的若干新进展,重点综述了采用分子动力学模拟与第一原理计算对纳米材料的晶格不稳定性、理想强度、界面断裂、碳纳米管的力电特性和铁电纳米材料的力电特性等问题的研究结果.总结介绍了纳米材料原子尺度模拟中一些实用的计算策略和方法,并提出了若干需要进一步研究的问题.      

纳米悬臂梁Si/Cu界面破坏的弹塑性内聚力模拟

实验测试表明[Thin Solid Films 516:1925-1930],纳米悬臂梁Si/Cu/SiN/Pt/C在弯曲载荷作用下发生沿Si/Cu界面的分层破坏,其载荷-位移曲线表现出明显的非线性行为.本文基于连续介质力学模型,对该实验观察到的界面裂纹萌生和沿界面扩展过程进行了数值模拟计算与分析.模拟计算中,采用指数型内聚力来表征Si/Cu界面本构关系,对Cu薄层分别按照线弹性和遵守Ramberg-Osgood型弹塑性本构关系来处理.通过与实验结果校准的方法,确定了该纳米悬臂梁中Si/Cu界面的结合强度诸参数.研究发现,内聚强度和内聚能是该内聚力模型的主导性参数;Cu薄膜层遵从线弹性本构关系更为适合于描述Si/Cu界面的分层破坏;与块体材料相比,纳米尺寸的Cu材料表现出很高的屈服应力和硬化指数,因此在整个过程中产生的塑性变形很小,这与前述的实验结果是一致的.