摘要：形状记忆合金(SMAs)弹簧具有大应变可逆变形能力,在吸能缓冲和振动控制等领域具有重要应用潜力。本工作研究了弹簧结构设计对镍钛SMAs性能的影响规律。采用冷拉拔和退火相结合的方法制备直径1.2mm的Ti-52.5at%Ni合金丝,并通过室温下芯轴绕制成型和高温退火相结合的方式制备弹簧指数C分别为6.0、7.7和9.3的弹簧,通过测试合金丝和弹簧的超弹性曲线研究弹簧结构的吸能性能。研究表明,基于弹簧的超弹性变形过程,室温(298K)下3类弹簧在120 mm的最大位移幅值下单位体积吸能分别为4618、2225和1143 kJ/m^(3),弹簧指数C为6.0的弹簧吸能能力最优。318K下,弹簧处于完全奥氏体态,弹簧指数C为6.0的弹簧单位体积吸能(6662kJ/m^(3))是同等载荷(47 N)条件下合金丝(34.7 kJ/m^(3))的192倍。同等条件下,弹簧结构具有比合金丝优异的吸能能力。因此,超弹性SMAs弹簧在缓冲减振结构上具有良好的应用前景。

摘要：传统的气体压缩制冷技术已不能满足人类对环保节能的要求,新型制冷技术的开发近年来受到了越来越多的关注。与传统气体压缩制冷技术相比,固体制冷技术效率高、对环境友好,引起材料科学界的广泛关注。其原理是通过改变材料的外场环境,如磁场、电场或应力场,使材料的性质(结构、磁矩等)发生改变,从而产生各种热效应,即磁热效应、电热效应、机械热效应(弹热效应、压热效应)。研发具有高的热效应、宽的工作温度范围和性能稳定的室温固体制冷材料是提升固态制冷技术的关键。其中,利用形状记忆合金(SMAs)在单轴循环应力下诱发的弹热效应制冷是目前最有前景的固体制冷技术之一。弹热效应(Elastocaloric effect,eCE)是利用形状记忆合金马氏体相变过程中产生的潜热,在应力诱发马氏体相变和逆相变过程中,材料放出和吸收相变潜热,借助制冷循环装置即可实现固体制冷。在研究过程中,弹热制冷展现出很多优点,如大而可逆的绝热温变、简单的应力驱动方式、超宽的温度适用范围等。但现阶段发现的弹热材料也存在疲劳寿命短、滞后损耗大和应变分布不均匀等问题。2014年,美国能源部将弹热制冷列为17种替代气体压缩制冷的新技术之首,推荐为最有希望发展的固体制冷模式。近年来,科学家在室温附近诸多形状记忆合金的马氏体相变及其他材料的固态相变中测量出巨大的弹热效应,如Cu-Zn-Al、TiNi-(Cu)、Fe-Pd、Ni-Mn-Sn-(Cu)、Ni-Mn-In-Co等。衡量弹热效应大小的参数主要有绝热温变ΔTad和等温熵变ΔSiso,可以通过直接或间接的方法获得。利用形状记忆合金的应力-应变曲线和麦克斯韦方程可以计算材料的等温熵变ΔSiso,间接地表征弹热效应的大小。而鉴于弹热效应驱动方式简单,更简便的衡量方法是直接测量绝热温变ΔTad,即使用精密的测温设备测量材料相变前后的温度。这种方法不仅可以表征弹热效应的大小,还能了解其热效应产生过程中的细节,如弹热过程中材料温度变化的位置、趋势等。本文综述了传统记忆合金(Cu基、Ni-Ti基、Fe基)和新型铁磁性记忆合金(主要是Ni-Mn基)弹热效应的研究进展,分析了不同类型记忆合金在弹热制冷方面的优缺点,最后对弹热制冷材料的发展进行了展望。

摘要：越来越多的研究发现增强体空间构型分布有望成为金属基复合材料强韧性倒置问题的有效解决办法。然而,构型设计要素种类繁多,除传统结构设计要素外,还包括增强体分布特征等结构参数。因此,仅靠传统的实验手段已无法满足复合材料构型设计的研究需求,借助有限元模拟探索各构型要素对复合材料性能的影响规律可作为试验研究的前提和有效补充。基于三维几何模型的有限元模拟技术,将增强体分布特征引入复合材料三维几何模型中,再引入各组分的物理及力学性能,则能够对构型化复合材料的变形与断裂行为进行模拟,并预测其力学性能。首先回顾了数值模拟颗粒增强金属基复合材料的几何和数值模型构建方法,然后对网状结构构型化复合材料有限元模拟工作的研究现状进行了介绍,最后对构型化复合材料有限元模拟工作的未来发展进行了展望。

摘要：文章融合教学、科研和本科生毕业设计指导工作,利用基于科学实验获得的泡沫材料的应力-应变数据,设计了MATLAB离散数据数值积分教学案例——泡沫铝材料吸能特性计算。实验中采用“教师引导+学生实践”方式,使学生作为主角、教师作为配角。通过该教学案例,学生不仅学会了运用MATLAB软件进行数据处理和结果可视化的方法,提高了算法编程能力,还启迪了自身的创新思维,提升了科学文化素质。实践证明,该教学案例取得了良好的教学效果。

摘要：以对国内100名理工科博士生进行的问卷调查和交流访谈为基础,从博士生角度分析了不同学习阶段对于导师指导要求的差异性。通过调查分析发现,双导师制培养的研究生成才较为有序;小组导师制培养的研究生在自主设计实验、深入分析实验结果等能力上具有领先性;单一导师制培养的研究生更容易形成对导师的信任感。结果表明,不论实行何种指导模式,对于导师而言,要培养好一名博士生,真情投入是基础,良性互动是关键,因材施教是保障。