摘要：利用MTS、中应变材料试验机和分离式霍普金森拉杆获得TC11钛合金在应变率1×10^(-3)~1×10~3 s^(-1)范围内的应力-应变曲线,利用金相显微镜和扫描电子显微镜观察材料组织和断口形貌,基于修正的Johnson-Cook本构模型进行不同应变率下拉伸力学行为的有限元数值模拟。结果表明:TC11的初始屈服行为表现出明显的应变率强化特性,在中应变率范围内呈现出应变率不太敏感向应变率敏感的转折现象,材料的应变硬化率随着应变率的提高而逐渐降低。TC11的α晶和片层α+β束被拉长,呈现韧性断裂机制。修正Johnson-Cook模型计及应变率对初始屈服应力和应变硬化行为的不同影响,数值计算曲线与试验曲线吻合较好,能够较好地应用于TC11应变率相关力学行为的数值仿真。

摘要：基于光学读出非制冷红外成像技术,本文作者提出并成功设计制作了无基底焦平面阵列结构(Focal Plane Array,FPA),不仅简化了制作工艺,而且大幅提升了成像性能。但由于其为单层膜结构,固有频率值低,可能会引起热机械振动噪声(NETDTM),导致噪声等效温度差(NETD)上升。为解决这一问题,本文提出两种改进的加强梁结构,借助有限元简化模型和激光位移传感器,通过数值模拟和实验验证,证实这两种结构可以大幅度提高FPA固有频率值(分别从74Hz提升至835Hz和404Hz),NETDTM降低约两个数量级,从而实现了对FPA的优化设计。

摘要：采用球对称爆炸装置,在球形容器中开展了炸药与水之间有空气间隙(层)的置水爆炸实验,根据实测的激波走时、压力和冲量等数据,对容器内置水爆炸载荷形成机制进行了分析,并探讨了爆炸过程中空气间隙与爆轰产物和水之间的作用机理。结果表明:置水爆炸时容器内壁受到的载荷主要包括幅值较低的前导空气冲击波和雾状水滴的持续撞击作用,有空气间隙的置水爆炸可以降低反射压力、准静态压力和冲量,空气间隙有利于水对爆炸载荷的消减效果。

摘要：通过将钕铁硼(NdFeB)颗粒分散到剪切增稠胶(S-ST)中,研发出具有优异的预磁化增强(Pre-Magnetized Enhanced,PME)和剪切增稠效应的双重刺激响应剪切增稠复合材料(Dual-Stimuli-Responsive Shear Stiffening Polymer Composite,DSR-SST).当外界剪切频率从0.1 Hz增加到100 Hz时,DSR-SST的储能模量(G′)从10~2Pa增加到106Pa,显示明显的剪切增稠效应.同时,该多功能DSR-SST材料的力学性能也可通过剪切频率和外界磁场进行调控.更重要的是,具有高剩磁特性的DSR-SST表现出优异的PME效应,材料在经1200 mT磁场短暂预磁化处理后,其G′可从1.64 MPa定向增大到2.34 ***-SST还表现出理想的循环稳定性能.研究结果表明,NdFeB颗粒的高剩磁性以及颗粒链的形成是导致该多功能材料特殊力学性能的主要原因,DSR-SST材料具有良好的循环稳定性、可塑性和黏弹性,因而在人体防护和阻尼减震等领域具有重要的应用前景.

摘要：细胞与细胞外微环境的力学相互作用对于细胞迁移、增殖和分化起着至关重要的作用。近年来,基于数字图像相关和数字体积相关方法的细胞牵引力研究得到了广泛的开展。然而,传统的基于数字图像相关的方法只能测量面内的变形;传统的基于数字体积相关的方法将荧光标记颗粒置于水凝胶基底内部,扫描层数过多导致图像采集时间长、光毒性增大。本文中,我们结合激光扫描共聚焦技术和数字体积相关方法,将单层荧光颗粒平铺在水凝胶表面,通过共聚焦显微镜采集细胞迁移过程中不同时刻的图像,采用二阶形函数的数字体积相关方法得到细胞-基底界面处的三维位移场和三维牵引力场。该方法采用单层荧光颗粒,不仅有效地降低了多层激光扫描产生的光毒性,还极大地减少了图像采集时间,从而在扫描同一序列图像时,细胞形态变化相对较小,提高了原始图像的准确性。并且,采用二阶形函数可以描述细胞迁移过程中基底产生的弯曲等更复杂形式的一阶形函数无法描述的变形。

摘要：以12R22.5全钢载重子午线轮胎为研究对象,建立含纵向花纹的轮胎有限元模型,采用磨耗后处理法模拟胎面磨耗行为.将制动条件下计算得到的沟深磨耗量与道路实测结果进行对比,两者相对误差为10.2%,验证了该处理方法的可靠性.对4种不同行驶工况的轮胎胎面进行磨耗仿真分析.结果表明,自由滚动工况磨耗主要发生在花纹沟边,制动工况胎肩部花纹块磨耗深度较大,驱动工况磨耗主要发生在胎中部花纹块,侧偏工况胎面橡胶磨耗速率最快.考察充气压力和载荷对胎面磨耗的影响.结果表明,载荷增大、充气压力减小使胎面磨耗的不均匀性增加.对于超压超载工况,仿真得出自由滚动5×10^(4) km后胎面橡胶磨耗质量是额定工况的1.56倍.

摘要：均匀圆柱壳链可以调控弹性波传播,引入密度梯度有望进一步提高波形调控能力.通过建立密度梯度柱壳链的细观有限元模型和连续介质模型,研究了密度梯度柱壳链的弹性波传播特性.通过将密度梯度柱壳链等效为变密度连续介质弹性杆,建立了其在应力脉冲作用下的控制方程.运用拉普拉斯积分变换方法,考虑杆中密度遵循线性分布,获得了方程的解析解.以三角形应力脉冲作用为例,通过与细观有限元模拟结果比较,发现解析解可以较好地预测梯度柱壳链中载荷的演化趋势.正梯度链中载荷峰值随着波传播逐渐增大,负梯度链中载荷峰值随着波传播逐渐减小.正梯度链支撑端峰值载荷高于均匀链,负梯度链支撑端峰值载荷低于均匀链,这表明相较于均匀柱壳链,密度梯度柱壳链可以在更大范围内对波形进行调控.线性密度梯度参数对梯度柱壳链的波形调控能力影响较大,梯度参数越小,传递到支撑端的峰值载荷越小;相反,梯度参数越大,支撑端的峰值载荷越大.建立的理论模型及其解析解为研究梯度柱壳链中应力波传播规律及揭示载荷调控机理提供了理论基础.

摘要：椭圆柱壳链可以引起波形弥散,从而可以调控应力波的传播.本文通过3D打印、冲击测试、细观有限元模拟和理论分析,研究了在质量块冲击加载下,单胞纵横比、冲击质量和速度对椭圆柱壳链中弹性波传播弥散行为的影响.结果表明,冲击过程中,椭圆柱壳链结构中的速度峰值随着波传播逐渐减小,纵横比越大或冲击质量越小,速度峰值衰减越剧烈,而冲击速度对椭圆柱壳链的波形弥散行为几乎无影响.相关研究对新型波形控制器的设计和精确有效地调控弹性波传播具有重要意义.

摘要：纳米通道物质的筛选及输运因其前沿学术研究意义以及在能源、环境、健康等领域的重要应用前景,近年来受到了科学界、工程界和工业界的广泛关注.纳米尺度下,界面效应和分子间力作用凸显.液体分子自由运动受到限制,其结构表现出分层、有序化等特征.受此影响,受限液体的输运行为也呈现出跟宏观尺度下截然不同的形式.描述纳米流动的控制方程和边界条件都值得进一步深入研究.本文围绕受限液体的结构和输运,结合近期国内外在该领域取得的重要研究成果进行了系统综述,重点关注了纳米通道中水的输运以及离子筛选这一热点问题,剖析了受限液体的有序结构及其输运过程中边界条件和驱动力等问题复杂性的根源,揭示了分子间力主导的纳米通道流动的力学机制与规律,并探讨了该领域仍存在的难题及可能的发展方向.

摘要：浮筏隔振系统是一种广泛应用的减振降噪装置,但它在低频减振方面还存在较大不足。研究表明通过安装吸振器可以改善原系统的隔振性能。本文针对吸振器在浮筏系统中减振应用的问题,采用有限元方法,通过分析比较安装吸振器前后浮筏系统频响特性的变化情况,对吸振器在实际浮筏上的减振效果进行了模拟计算;同时采用自行研制的磁流变弹性体半主动吸振器进行了吸振器在浮筏上的减振实验。通过计算结果与实验测试值的对比,验证了用该方法对吸振器在实际浮筏上的减振效果进行预报的可行性。