摘要：设计的可视化金属丝弹性模量测量平台,利用干涉法测量光程差原理,开发了一套干涉光斑测量装置,准确地测量出了金属材料拉伸过程中的微小形变量。引入机器视觉方法,实现了金属材料截面积的可视化测量。所搭建的传动结构可连续、稳定地施加拉力,为平台所开发的图形化操作界面,使测量过程可视化,通过观察材料表面形貌特征位移来验证拉伸变化。平台提高了实验测量精度,测量结果相对误差为3.3%。该测量平台可作为综合性实验仪器应用于大学物理实验教学当中。

摘要：探索物质力学性能极限是科学研究的前沿,发掘极限力学性能物质(材料或结构)可为国防军工等尖端领域发展提供物资基础.然而,杨氏模量、抗拉强度等力学性能的理论极限未知,引发长期以来悬而未决的争议与迷茫,诸如是否存在比金刚石更刚、更硬的物质?人类是否已经接近材料力学性能的边界?化学元素相互组合可形成无穷物质,仅已知物质结构就多达数百万种且数目仍在快速增长,从中发掘出性能突破现有纪录的物质挑战巨大.知识与数据交互驱动的研究范式源远流长、历久弥新,是发展和革新力学理论的宝典.近年来,在新型知识与数据交互驱动下,研究人员发展了更高效能的物质性能预报理论,确定了若干力学性能的理论极限,设计制备出若干性能接近于理论极限的物质.本文回顾梳理了相关领域的研究现状,探讨了相关领域的发展趋势及其面临的机遇与挑战.

摘要：疲劳极限试验周期冗长且花费巨大,工程上通常希望通过理论估算疲劳极限值。考虑到结构设计中的可靠性要求,本文提出由金属材料抗拉强度估算不同存活率下疲劳计算的分位数回归模型,并对其进行分析验证,研究结果表明:该模型在样本数量较多的条件下能够较为准确的估算金属材料疲劳极限值,可以有效提高结构的安全性和可靠性。

摘要：为了提高储罐的安全性,建立了大型膜顶储罐的等效分析模型,分析不同工况下罐体壁板及其零部件的应力及变形,探究拉筋带数量、中心立柱高度等对罐体的应力及变形的影响规律,求解得到了其最优值。结果表明:在膜顶拼装储罐未产气加上雨雪天气影响等极端工况下,储罐的罐壁以及抗风圈发生失效,需要对储罐结构进行优化以提高罐体安全性;拉筋带数量和中心立柱高度是影响罐体安全性的主要因素,拉筋带数量增加到80根,中心立柱与拉筋带夹角增大到77.5°可以有效提高罐体的安全性;首层壁板厚度和膜压已为最优值,满足罐体安全性要求。所得结论可提高拼接罐体的可靠性,为后续拼接罐体的设计提供参考。

摘要：针对压力容器承载性能,基于经典层合板刚度等效理论,提出了一种可以考虑复合材料缠绕层单层厚度的压力容器承载性能分析方法;与实际铺层有限元模型进行对比,验证了分析方法的有效性;对不同单层厚度的复合材料进行了单向拉伸试验,获得材料强度与单层厚度的关系;分析了超薄单层复合材料缠绕压力容器的应力分布、失效系数分布及失效压力。结果表明,超薄单层复合材料缠绕压力容器的应力和损伤分布更为均匀,失效内压较常规单层厚度复合材料可提高54.5%。该研究成果可为超薄单层复合材料缠绕压力容器的结构设计提供可靠的理论参考。

摘要：针对反平面剪切力作用下,磁电弹性材料中含有带四条裂纹的正方形孔口的断裂问题进行了深入地探索。基于线弹性断裂理论和Riemann-Schwarz解析延拓定理,利用复变函数方法和留数定理,通过构造合适的数值保角映射函数,将解析函数边值问题转化为柯西积分方程组进行解答,获得了磁电非渗透边界条件下裂纹尖端断裂力学参数的显式表达式。通过与已有结果的对比,验证了方法的有效性。利用数值算例描述了孔洞尺寸、四条裂纹长度和机–电–磁载荷等因素对裂纹扩展参数的影响规律。结果表明:水平右裂纹对孔口裂纹扩展影响更显著;垂直裂纹影响水平裂纹的扩展趋势;在磁电非渗透边界条件下,随着机械载荷的增大,裂纹尖端的应力强度因子变大,而电载荷和磁载荷对裂纹的扩展与机械载荷的大小和方向密切相关。该分析方法为求解复杂多连通域的智能复合材料问题提供了一条有效途径,研究成果为含裂纹的复合材料或结构的优化设计提供了科学依据。

摘要：颗粒系统堆积的休止角是颗粒学中一个基础性的科学问题,深入认识其影响因素和变化规律对于土木、化工等工程优化具有重要意义.目前基于实验测量的研究受限于可用的颗粒种类和测量手段,难以完备地揭示各种物理参数对休止角的影响规律.离散元(Discrete element method,DEM)是一种可直接对复杂的大型颗粒系统的运动进行仿真的数值方法.本文借助DEM方法对颗粒系统的休止角问题开展了高精度数值研究,揭示了影响颗粒堆积休止角的重要颗粒物性参数.在DEM建模方面,为了表征非球形度对仿真的影响,本研究采用了滚动摩擦系数,并利用既有的实验数据进行了模型验证.同时,本文利用堆积体在垂直平面内投影的二值化图像来合理计算休止角.仿真结果表明,滑动和滚动摩擦系数均与休止角的大小呈正相关,滑动摩擦系数的增加可将休止角提升一倍,而滚动摩擦系数对休止角的影响存在一个上限阈值,达到该阈值后将不能继续增加休止角的大小;颗粒的杨氏模量、回弹系数对休止角的影响不显著.此外,本文利用DEM方法研究了堆积体的传热特性,发现在加热过程中,堆积体内部具有最高热流率的区域从堆积体的底部迁移到上部.

摘要：为研究高温后水泥砂浆-花岗岩复合层的动态力学特性,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)设备,以温度和加载速率为可变参数,开展了复合层试件动态压缩试验及静压对比试验。结果表明:动态抗压强度和动态强度增长因子(dynamic intensity factor, DIF)均有显著的应变率效应,应变率低于45 s~(-1)时DIF随温度升高单调减小,高于45 s~(-1)后DIF随温度升高先减小后增大;高温后复合层界面黏结减弱,随着温度升高水泥砂浆和花岗岩破坏形态差异化增大;复合层试件削波耗能特性表现出加载速率低敏感和温度高敏感。峰值应力比和耗能率不随加载速率的改变而发生明显变化,高温后复合层等效波阻抗下降,削波能力得到增强而耗能效果受到削弱;随着温度升高,入射能更多地转化为反射能,透射能及破坏耗能的占比下降。

摘要：碳纤维复合材料层合结构在高冲击服役环境中常遭受外来物体冲击作用,使之出现一些不可预测的各种损伤形式,甚至会出现不可控的损伤模式。为确保这些结构的安全性和可靠性,对碳纤维复合材料层合结构抗冲击响应及防护机理展开了研究。以碳纤维复合材料层合结构作为研究对象,基于一级轻气炮构建高速冲击加载试验装置,探明了碳纤维复合材料层合结构能量吸收特性与冲击能量之间的联系规律,结合弹道极限方程,确定了其弹道极限,并明确了不同冲击速度作用下的损伤模式。同时引入内聚力单元进行数值模拟仿真研究,探明了碳纤维复合材料层合结构层与层之间内聚力单元的损伤模式,揭示了其在高速冲击加载环境下的损伤机制。研究结果为反向设计适用于高速冲击加载环境复合材料层合结构提供理论依据。

摘要：时光沙漏,一点点漏掉那些我们曾经放任的自由,以及想要挽回的光阴。现代人太急迫,拼命追赶时光的脚步,总是怕遗憾会随着光阴的流失而增加。有谁想过,即使沙漏漏尽,光阴不再,也会有惊喜等着我们呢·如今,这个看似矛盾的想法让宝马当作了广告创意,我们不得不佩服策划者灵活的头脑!