摘要：液滴结冰过程广泛存在于日常生活与技术应用当中,理解液滴结冰过程对航空安全、风力发电和极地海洋装备设计等领域具有重要意义.光学测量方法为研究液滴结冰过程提供了重要的非接触式测量手段.旨在总结并评估液滴结冰研究中常用的光学测量方法,为液滴结冰实验中光学测量手段的运用提供全面的视角和深入的剖析.文章从液滴结冰过程中涉及到的关键物理过程与机理出发,首先概述液滴结冰过程中的关键物理过程和机理,随后分类介绍液滴结冰研究中常用的光学测量方法,包括传统的光学显微观察、高速摄影技术、非相干光学方法、激光探测技术以及近年发展的先进光学技术,介绍基本原理,展示应用案例,分析各自优缺点.指出光学测量方法在可视化液滴结冰过程的微观细节、动力学和物理机制等方面发挥了重要作用,但也面临一些挑战,如时空分辨率、测量精度和干扰抑制等.最后,从提高光学测量的分辨率、灵敏度、准确性、全面性以及机器学习对光学测量技术的助推作用等角度,展望了液滴结冰研究中光学测量方法的发展方向,以期光学测量方法为相关领域的科学研究和工程应用提供更加有力的支持.

摘要：液相夹杂复合软材料是一类由功能液体或相变材料作为夹杂物的智能材料,由于其具备优异的变形特性和功能可设计性,近年来在柔性电子器件、可穿戴设备、软体机器人等领域得到广泛研究和应用。本文从以下几个方面回顾液相夹杂复合软材料的最新研究进展:首先,重点介绍非相变夹杂和相变夹杂复合软材料的功能设计及制备方法;然后,详细阐述液相夹杂复合软材料等效力学性能研究及尺寸效应;最后,简要探讨液相夹杂复合软材料研究所面临的挑战及值得关注的研究方向。

摘要：The large-eddy simulation(LES)with the dynamic Smagorinsky model is used to predict the interior sound of an idealized vehicle cabin under the excitation of the wall pressures from turbulent channel *** comparison with direct numerical simulation(DNS),the LES results overpredict the sound pressure level(SPL)at low frequencies and underpredict the SPL at high *** incorrect predictions result from the incorrect prediction of LES on surface pressures,where the LES over-estimates the wavenumber and frequencies spectra of surface pressures at small wavenumbers and frequencies and under-estimates the spectra at large wavenumbers and ***,the LES results are close to the filtered-DNS results,implying that the unresolved scales are also important to surface pressures and interior *** Euler-Bernoulli beam under the excitation of exterior pressures,which serves as a simple model for aero-vibro-acoustics in the case of hydrodynamical fast,is used to explain the observed predictions and show that the Corcos model cannot represent the variation of turbulence pressure spectra at wavenumbers and ***,the new requirement for the LES method,when applied to fluid-structural-acoustic interaction problems at high Reynolds numbers,is the correct prediction of wavenumber and frequency spectra of turbulence wall pressure.

摘要：金属材料在辐照过程中会发生嬗变反应,从而在材料内部形成氦泡,进而影响金属材料的宏观力学行为.因此,开展氦影响下金属材料力学性能的研究对抗辐照材料的设计及工程应用具有重要意义.氦对材料力学行为的影响是一个典型的多尺度问题,故论文从从原子尺度到宏观尺度针对含氦金属材料力学行为的研究方面进行了总结,主要包括氦原子的产生、氦团簇/氦泡的形成、氦泡在材料中的微观行为以及氦对材料宏观力学性能的影响.在此基础上,展望了该领域中存在的主要科学问题.

摘要：近年来,水-空跨介质航行器因具有立体跨域优势而成为研究热点,但水-空跨介质航行器平台总体的现有设计水平阻碍了其在实际复杂环境中的推广和应用。文中基于仿生变体技术,提出一种新型仿生水-空跨介质航行器结构。针对航行器外形特点,设计了2对变体水翼和折叠空翼,并开发出变体执行机构,以实现水翼、空翼的展开和收缩。为保证该航行器在多模态下的优良性能,对其在水下、水面和空中模态的水动力性能和气动性能进行了计算流体动力学数值仿真研究。结果表明,该航行器不仅可实现水下定深潜行、水面高速航行以及空中定高飞行的跨域作业,而且兼具水下隐蔽性和空中机动性等优势。

摘要：三明治结构作为载荷传递和连接元件,广泛应用于航空航天、材料表征、柔性电子等领域.了解其断裂行为和特点能为三明治结构连接件极限载荷的设计提供理论指导.基于改良弹性地基理论模型,本文提出了一种计算能量释放率的新理论模型,模型中考虑中间层厚度对三明治结构I型断裂能量释放率的影响.结果表明,中间层厚度对三明治结构I型断裂的影响存在两个部分:中间层剪切力的影响及中间层引起结构刚度增大的影响.当无量纲中间层厚度取最大值2时,传统模型与有限元计算结果存在70%以上的误差;采用本文的模型可以极大地提高精度,将误差降到5%以内.相比改良弹性地基理论只适用于中间层厚度较小的情况,本理论模型的适用范围更广.此外,利用本模型,本文选取了两个几何参数(中间层厚度和裂纹初始长度)和一个材料参数(模量比)进行研究.讨论了剪切效应对结构几何和材料参数的敏感性.在定载荷的基础上,讨论了几何和材料参数对能量释放率的影响;并在假定结构断裂韧性不变的基础上,得到了几何和材料参数对三明治结构临界载荷的影响规律.

摘要：亿万年的“物竞天择”促进自然界生物进化出精妙绝伦的微观结构,生物材料的力学性能因此得以突破传统结构材料著名的“强度-韧性”倒置关系,这为未来先进工程结构材料的研发提供了新的思路.但复杂的微结构也使生物材料的宏观断裂行为呈现出多尺度、多过程、多介质耦合的复杂特征,为建立基于均匀性假设的经典断裂力学理论方法带来新的挑战.对含有微结构的生物复合材料的断裂力学行为进行深入研究,对拓宽断裂力学的研究范畴,推动断裂力学理论的发展,启发新一代先进结构材料的优化设计具有重要的科学意义和潜在应用前景.本文试从理论分析、数值模拟、实验手段三个方面回顾近年来关于含有精细微结构的生物及仿生复合材料断裂力学的研究进展,重点介绍新方法与新思想,为非均质材料断裂力学的发展和先进材料的强韧化设计提供借鉴.

摘要：准确认知高速列车的结构载荷来源是开展疲劳可靠性设计的基础,本文聚焦于厘清高速列车转向架结构载荷中来自轮轨激励与气动作用的分量贡献.首先通过气动-多体动力学耦合计算,得到了单列车明线运行和单列车通过隧道工况不同外载作用下的高速列车转向架结构载荷,进而通过计算不同外载作用下的结构载荷特征差异分析了外部载荷等因素对结构载荷特征的影响.研究表明来自轮轨的激励是决定转向架结构载荷幅值的主因,而气动载荷是引起结构载荷均值变化的关键.本文进一步通过信号分析理论中的时域贡献网络求解方法量化了不同载荷来源对结构载荷的分量贡献,发现轮轨激励在明线和隧道工况下都是转向架结构载荷的主要分量贡献;同时也注意到隧道工况下,气动载荷对结构载荷的贡献显著上升.本文厘清了不同载荷来源在两种工况下对结构载荷的影响,相关结论可为高速列车关键结构的抗疲劳设计提供依据.

摘要：金属材料异构(heterostructure)是将具有显著流变应力差异的软硬相间区域作为基元进行有序构筑而成的微观组织,是旨在提高应变硬化能力和拉伸塑性的微结构设计策略,迄今应用于各种金属结构材料并获得了强度与塑性/韧性等力学性能的优异匹配。异构策略的出发点是其特征的力学响应,即塑性变形时在异构基元界面形成的应变梯度,异构的特征应力应变响应是力学迟滞环。相比均质结构中主导的林位错塑性和林硬化,异构为了协调界面应变梯度而产生几何必需位错,新增了基于几何必需位错的异质塑性变形并引起额外的应变硬化与额外的强化。本文综述了近期异构金属材料的研究进展,首先定义了异构中基元并据此把异构分类为基元异构、亚基元异构以及复合异构,随后分析并讨论了异构塑性变形时界面和位错等微结构演化,以及异质塑性变形、应变硬化和强化行为,最后展望了异构提升宏观力学性能匹配的潜力。

摘要：为研究浮式风力机尾迹在平台运动下的演化特征和机理,本文通过线性稳定性分析和大涡模拟方法,分析了浮式风力机在纵荡、横荡和艏摇三种形式下作简谐运动时的尾迹。利用线性稳定性理论,用周向波数表示了不同运动形式引起的尾迹扰动,预测了尾迹在轴对称和非轴对称两种理想扰动下的敏感频率。稳定性分析表明:当纵荡运动的无量纲频率在0.3≤St≤0.5时最易引发尾迹失稳;横荡和艏摇运动的最敏感频率在0.2≤St≤0.4范围内;在三种运动形式下,低频(St≤0.1)和高频(St≥1.0)扰动均不会明显增长。随后,利用大涡模拟研究了不同形式、不同频率的浮式风力机刚体运动对尾迹产生的影响,检验了线性稳定性理论预报浮式风力机尾迹失稳演化的能力,并比较了不同运动形式、频率下的尾迹动态特征。研究结果表明:在St=0.3条件下,远尾迹在风力机纵荡运动下出现交替的收张运动,而在横荡、艏摇状况下将发生侧向的蜿蜒,将对下游风力机施加较大的交变载荷;在St=0.1和St=1.0的各形式运动影响下,尾迹均未发生明显的大尺度运动,不会对下游风力机的动态载荷产生明显的影响。最后,从风力机尾迹演化的角度讨论了浮式风力机设计中应重点考虑的刚体运动形式和频率范围,指出应慎重评估无量纲频率在St=0.3附近的风力机运动对尾迹演化的作用。