摘要：以石墨烯为代表的二维材料因其原子级厚度、独特物理性质,成为近年来物理、化学、材料交叉学科的研究热点,在合成制备、结构表征、应用开发等方面的研究工作表明其在微纳机电系统、光电器件与功能复合材料领域有广泛且重要的应用前景。然而,由于二维材料结构与尺度的独特性,在其基本物性的理解方面仍存在许多未解决的问题,尤其是力学性能的表征,面临着诸多挑战。本文综述了二维材料本征力学性质和界面力学行为的微纳测试与表征技术的最新进展,例如纳米压痕技术、微孔鼓泡法等,并详细探讨了影响二维材料力学性能及行为的主要因素,分析了其微观尺度下的作用机制,以期通过物理或化学手段实现力学性能的调控。

摘要：二维材料因其独特的晶体结构、新奇的物理特性和优异的力学性能,在光电器件、微纳机电系统等诸多领域有着广阔的应用前景,其中力学性能对于器件的制备、功能性、稳定性以及服役寿命等方面尤为重要。本文提出了一种测量二维材料杨氏模量的普适性实验方法,借助通孔鼓泡技术对材料进行连续可控加载,同时结合原子力探针技术原位表征其力学响应。该技术较好地解决了文献中常用恒定分子数鼓泡技术在测试二维材料杨氏模量中存在的加载周期长、加载不连续等弊端。以单层或双层石墨烯薄膜为例,利用自行搭建的通孔鼓泡实验平台结合原子力显微技术实现了鼓泡高度和直径大小的原位测量,借助Hencky解获得石墨烯杨氏模量,实验数值与文献报道相符。此外,在三角波和正弦波两种动态循环加载方式下,该测试方法均表现出良好的稳定性。本文工作不仅发展了一种普适原位的二维材料杨氏模量实验测试方法,也为大面积二维材料薄膜力学性能的程序化测试与分析、高通量实验数据的力学统计分析打下了可靠的实验基础。

摘要：多层二维材料在诸多应用领域拥有广阔的前景，其力学性能是保证材料和器件性能与服役寿命的关键性因素。然而，在以往的力学表征中，其层间耦合作用对于力学性能测量的影响往往被忽略，对随着厚度增加而带来的弯曲刚度效应也缺乏相应关注。本文基于原子力显微镜的纳米压痕技术研究了多层石墨烯、六方氮化硼和二硫化钼的力学行为，实现了其力学性能的准确测量。实验结果表明，随着二维材料片层厚度的增加，受弯曲刚度影响，其力学行为从薄膜特征向线性板特征转变。对于表现出板行为的材料，我们采用“柔度法”计算其杨氏模量，所得数值与薄膜行为的求解较为一致。同时，我们发现多层二维材料体系中，由于层间相互耦合作用较弱，在变形过程中容易引起层间相对滑移，因而造成所测力学性能的弱化。本文的工作不仅发展了一种测量厚层二维纳米材料力学性能的方法，还揭示了层间耦合作用对于多层二维材料变形行为的影响，为探究二维异质结的结构一性能关系乃至微纳器件的制备加工提供了新的思路。

摘要：本文结合第二届国际非均质材料力学会议(ICHMM2008,黄山)专题讨论会和部分特邀报告的情况,以及2011年5月22～26日在上海崇明岛举行的ICHMM2011国际会议的内容,对该领域的研究进展及其热点、焦点和生长点进行了综合性的评述.重点讨论了多物理场与多尺度模拟、材料结构与力学行为从原子到连续介质的分析、随机微结构演化与退化、真实材料微结构的模拟、生物材料力学与仿生设计、在位实验和模型验证、功能梯度材料结构力学、微纳米功能器件开发等前沿性课题.其中特别用较多的篇幅讨论了多物理场与多尺度模拟的背景、目标、必要性、现有方法的优缺点、障碍、应用例子与其他前沿研究领域的联系及其发展态势,并阐述其研究焦点与值得注意的进展.

摘要：生产过程中对产品三维形貌的高精度实时测量是有效的质量监控手段,具有迫切的需求。本文基于三维数字图像相关（DIC-3D）方法,全场测量了印制线路板上的台阶状焊点和印制线路,得到焊点大小、高度和印制线路线宽、线高等三维形貌数字图像数据;使用台阶仪采集面内和离面形貌数据,并进行比较。实验结果表明,三维数字图像相关方法在测量印制线路板形貌时,可测量出十数微米高的印刷线路台阶,精度达3μm;对500×500pixels图像,在i7 4790k CPU硬件条件,步长3pixels、子区19×19pixels的参数下,立体图像的重建速度小于1s,可满足线路板的在线实时检测。

摘要：为了提高边界元法的计算精度和对具有复杂边界形状实际问题的应用能力,发展并应用非连续线性和二次边界单元进行数值计算.使用传统边界积分方程计算外声场,通过带有解析解数值算例,对比不同类型单元的计算精度,得到最有效的单元类型.然而使用传统边界积分法,在某些虚假特征频率处会产生解的非唯一性问题,Burton-Miller方法可以有效地克服这一问题.基于Burton-Miller法得到的非连续线性和二次单元的优化节点位置并不在勒让德多项式零点位置上,虽然表现得不像传统边界元法那样规律和统一,但是合适的经验值仍然被给出.

摘要：针对海绵橡胶的物理特性展开了准静态单轴压缩实验和分离式Hopkinson压杆动态压缩实验,得到海绵橡胶材料的应力-应变曲线,并对材料的应变率效应及材料的变形和破坏特性进行深入分析,在此基础上给出材料的动静态本构关系。结果表明:海绵橡胶材料在准静态加载下,应变大于0.3时,应力-应变曲线才开始偏离坐标轴,表现出非线性特征;在冲击载荷下,海绵橡胶的应变率效应并不明显。

摘要：为探讨不同靶板类型时杆弹头部形状对侵彻行为的影响,对几种头部形状杆弹进行了数值仿真。研究表明:靶板为4340钢且入射速度较小时,杆弹头部形状对侵彻行为有一定的影响,最优头部形状是半球形,速度较大时,头部形状只在开坑阶段对侵彻行为造成影响,对弹体的最终侵彻效率影响并不大;靶板为混凝土时,头部形状对侵彻行为有很大的影响,卵形头部弹体的侵彻能力明显强于其它两种头部形状的弹体;并对其影响机制进行了深入的研究。

摘要：针对93W长杆弹垂直侵彻半无限4340钢靶的准稳定阶段进行研究,根据弹尾和弹体平均速度时程曲线分析准稳定阶段的速度特性和时间分布,并对不同长径比不同入射速度条件下冲击速度与侵彻速度之间的关系进行研究。研究表明,不同条件下侵彻速度与冲击速度发生较大的变化,但两者之间的关系不变且满足线性关系。这种关系与利用流体动力学模型所推导出的线性关系明显不同。