摘要：析出硬化作为提升合金强度的主要方法,在低碳钢、镍基合金等工程合金中得到广泛应用.理解析出硬化效应并发展相应的理论模型对合金的强韧化设计至关重要.尽管研究者很早就开始关注析出硬化效应,并基于线张力理论发展了一系列经典的析出硬化模型,但目前仍存在由于对析出硬化微观机理等认识不够深入导致硬化模型误用的情况.鲜有综述论文系统阐述这些强化机制在微观物理过程上存在着怎样的关联关系,以及如何正确选择不同的析出硬化模型.为此,本文从位错-析出相相互作用的微观物理过程出发,通过分析长程作用和短程作用,深入探讨了基于线张力的连续化硬化模型的适用范围.同时详细介绍了不同的强化概念与位错剪切机制和Orowan绕过机制的关联关系,并分析了不同情况下位错-析出相间作用的主导机制如何随共格析出相的尺寸变化而转变.本文的工作对于深入理解析出硬化机理,有效描述析出硬化效应,指导合金设计等具有重要的参考价值.

摘要：核能是人类最理想的清洁能源之一,在世界能源结构中发挥着巨大作用.核裂变或核聚变导致的辐照环境会引起材料的辐照损伤,进而显著影响材料的力学性能,造成辐照硬化、脆化、蠕变、肿胀等现象.无论是预测辐照材料的服役寿命,还是设计新型的抗辐照材料,都迫切需要建立强辐照环境下的塑性力学和损伤力学理论.位错动力学方法是联系纳米力学与连续介质力学的桥梁,是揭示大量微结构的累积相互作用机理,建立基于物理机制的塑性力学和损伤力学理论的强有力手段.位错动力学方法起源于上个世纪八十年代,起初主要用于研究位错间的短程和长程相互作用、计算位错运动引起的塑性变形、硬化、软化、变形局部化等.论文将展示三种耦合位错动力学和辐照损伤场的方法,并系统地综述研究者近年来使用该方法在理解辐照硬化、塑性变形局部化、晶界效应、温度效应、和发展多尺度耦合方法等方面取得的进展.

摘要：本文展示了固体力学领域跨尺度计算的若干问题和研究概况。(1)建立位错动力学与有限元耦合DDD-FEM的计算模型,实现了能够基于纳米尺度离散位错运动机制计算分析连续介质有限变形晶体塑性问题,提出微纳尺度(200 nm~10μm)晶体塑性流动应力解析公式,结合试验数据揭示了在无应变梯度下强度和变形的尺寸效应;(2)建立具有微相分离结构的纳米尺度粗粒化分子动力学模型CG-MD,计算获得聚脲材料在时域和频域下的存储模量和损耗模量,通过动态加载分析的DMA试验和超声波试验的数据验证,解决了连续介质尺度下微相分离高分子共聚物的设计难题;(3)通过数据驱动关联高分辨率的微米尺度CT影像和临床低分辨率的毫米尺度CT影像的特征值,建立了围关节松质骨小梁的等效模量和结构张量,为骨组织增材制造点阵结构设计和实现个性化骨缺损重建奠定了基础。

摘要：轴承是工业机械中应用最广泛的部件之一,长期以来其服役寿命一直被滚动接触疲劳(RCF)寿命所制约。轴承钢对轴承的性能起着至关重要的作用,实现其长寿命化设计是提高轴承RCF寿命的关键环节。基于对国内外最新进展的分析总结,提出了提高冶金质量、创新热处理工艺和开发新型轴承钢的长寿命化设计方法,希望能为国内的轴承领域研究提供一些理论基础。

摘要：轴承是现代工业中最重要的钢铁部件之一,而次表面滚动接触疲劳(RCF)是轴承主要的失效模式。为了深入理解轴承钢的RCF失效过程,首先从力学和材料学两个角度对轴承钢的RCF过程进行了描述,提出RCF过程的实质是由位错和碳原子的交互作用造成的次表面组织演变过程;然后介绍了预测轴承RCF寿命的工程模型和理论模型,指出将工程模型与理论模型相结合、将在循环载荷作用下微观组织的演变与RCF寿命相结合是未来工作的两个重要方向;最后对全流程、多尺度的轴承钢设计问题进行了展望,提出耦合物理冶金学算法与人工智能算法以及多学科交叉的重要工作思路。

摘要：玻璃材料在核工业及航天航空、深空探测等领域发挥着重要的作用.然而,强辐照效应常常会导致玻璃材料变色、脆化、光学性能退化等,极大制约了其服役的可靠性和耐久性.设计抗辐照玻璃的核心便是深入理解其辐照损伤的宏微观物理过程,然而鲜有论文对其展开深入系统的总结和论述.本文从辐照效应的位移损伤和离子损伤原子级物理图像出发,阐述了玻璃中色心缺陷的形成机制,综述了损伤演化带来的光学及力热特性的变化,继而总结了不同损伤特征的实验监测方法及宏微观损伤的多尺度计算方法和模型,旨在为抗辐照及耐辐照玻璃设计提供指导和依据.