基于CALPHAD方法的多元合金杨氏模量的计算

基于纯金属杨氏模量的实验信息,本研究对纯金属的杨氏模量随温度变化的半经验模型中的参数进行了优化.借鉴相图计算的CALPHAD(calculation of phase diagram)方法,构建了多元合金杨氏模量计算的模型.基于二元合金的杨氏模量实验信息,对Fe-Ni和Ta-Mo二元系的杨氏模量计算参数进行了优化,计算了合金在不同温度和成分时的杨氏模量,计算结果与实验数据取得了良好的一致性.基于二元合金的优化参数,运用三元合金的计算模型,预测了TaNb-W和Ta-Nb-Mo在不同温度和成分时的杨氏模量.     

泥页岩动静态弹性力学参数实验研究

为研究不同条件下泥页岩动静态弹性力学参数的变化规律,建立动静态弹性力学参数关系表达式,对三块泥页岩岩样开展动静态弹性力学参数实验,研究了不同围压和温度对泥页岩声波速度、动态杨氏模量、动态泊松比、静态杨氏模量和静态泊松比的影响。研究结果表明:岩样纵、横波波速均随围压增大呈增大,随温度升高呈减小的趋势。温度和围压对泥页岩动静态弹性力学参数均有影响,动态弹性力学参数值大于静态弹性力学参数值,动、静态杨氏模量和动、静态泊松比随不同围压和温度的变化规律呈现出较大差异。由于泥页岩岩样的裂缝发育,非均匀性强,从而造成该批次岩样间的动、静态杨氏模量与动、静态泊松比数据离散无规律。而同一个岩样同一温度条件下动、静态杨氏模量有较好的相关性,并回归得到了该岩样动态杨氏模量和静态杨氏模量关系表达式。     

纳米材料杨氏模量的测量

报道了利用激光超声技术测量纳米材料杨氏模量的测试方法。根据测量声波在材料内传播的时间和试样的厚度，确定声波在材料内的传播速度，进而由材料的密度即可计算出材料的杨氏模量；并对不同烧结温度下纳米氧化锆进行了测量，结果表明纳米氧化锆的杨氏模量随烧结温度的升高而增加，此方法简便实用，并对试样的形状无特殊要求。     

双质量硅微机械陀螺固有频率温度特性研究

为提高双质量硅微机械陀螺温度特性,该文对陀螺固有频率进行了温度特性研究。分别对杨氏模量温度系数、热应力和材料的热膨胀系数三种因素导致的陀螺固有频率随温度变化特性进行了理论数值计算和有限元仿真分析。为避免由于电路、杂散电容和其他因素引入的测量误差,提出了基于振铃原理的硅微机械陀螺固有频率测量方法。采用该方法在高精度恒温箱中测量了不同环境温度下双质量硅微机械陀螺的固有频率,并计算了陀螺固有频率温度系数。误差分析表明该测量方法测量高品质因数陀螺的固有频率精确度高。实验数据验证了理论分析和仿真结果,杨氏模量温度系数是导致硅微机械陀螺固有频率随温度变化的最主要因素,并且硅微陀螺固有频率与温度近似成线性关系。研究结论为双质量硅微机械陀螺的温度优化设计提供了理论依据。     

加热温度和时间对棕榈纤维拉伸性能的影响

为研究热处理对棕榈纤维拉伸性能的影响,在不同温度(100～200 ℃,间隔20 ℃)、不同时间(3、6、9 h)条件下对棕榈纤维进行加热处理,并测试其拉伸性能。结果表明:加热温度对棕榈纤维的拉伸性能有极显著影响,随着加热温度的上升,棕榈纤维的杨氏模量逐渐变大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低,并在加热温度为160～180 ℃时纤维的拉伸性能发生突变; 加热时间对棕榈纤维的拉伸性能也有显著影响,即随加热时间的延长,杨氏模量逐渐增大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低。     

立方结构的纯金属及二元合金杨氏模量的计算

以立方结构的纯金属为研究对象,在文献报道的实验信息的基础上,运用改进的半经验模型优化并计算了金属在不同温度时的杨氏模量.借鉴相图计算的CALPHAD(calculation of phase diagrams)方法,构建了二元合金杨氏模量计算的新模型.基于二元合金的实验信息,对Ag-Au、Ta-W、Pt-Rh和Pt-Ir 4个二元合金的杨氏模量计算参数进行了优化,计算了合金在不同温度、成分时的杨氏模量,计算结果与实验信息取得了良好的一致性.     

氢在金属玻璃Fe_(39)Ni_(39)Si_8B_(12)Mn_2中的扩散及其对弹性模量的影响

用排水集气法分别测量了淬态和退火处理Fe_(39)Ni_(39)Si_8B_(12)Mn_2金属玻璃在室温附近不同温度下的氢的扩散系数,由此计算出扩散激活能。退火处理导致的结构弛豫均使频率因子D_0和激活能变小。测量了样品在弯曲振动模式下共振频率,发现氢可以降低金属玻璃的杨氏模量,且充氢后时效过程中共振频率随时间的变化规律和时效过程中样品含氢量的曲线相似,即由氢降低的杨氏模量和含氢量成正比。     

玻璃纤维束拉伸力学性能影响参数试验研究

利用MTS万能试验机对不同标距(25,50,100,150,200和300mm)的玻璃纤维束进行了准静态(应变率为1/600s~(-1))拉伸测试.同时,利用Instron落锤冲击系统分别研究了标距为25mm的试样在不同应变率(40,80,120和160s~(-1))和不同温度(25,50,75和100℃)条件下的力学性能.结果表明,玻璃纤维束的拉伸力学性能与标距、应变率和温度具有相关性:杨氏模量随着标距和应变率的增加而增大,但随着温度的增加而减小;拉伸强度随着标距的增加而减小,随应变率的增加而增大,但随着温度的增加却呈先减后增的趋势;峰值应变随着标距增加而减小,但随温度的增加而增大.最后,利用Weibull模型进行统计分析,量化了不同标距、应变率和温度下纤维拉伸强度的随机变化程度,获得的Weibull参数可服务于工程应用.     

FeCoCrNiCu高熵合金纳米压痕力学响应的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟建立FeCoCrNiCu高熵合金纳米压痕模型，从杨氏模量、位错行为等方面对FeCoCrNiCu高熵合金进行相关力学性能分析。研究分析了纳米压痕过程中温度和加载速度对合金基体变形的影响。经模拟以及数据拟合发现，杨氏模量与实验结果近似一致；纳米压痕过程依次经历弹性-塑性阶段，进入塑性阶段后基体内部产生位错，随着压头的不断深入，位错不断形核扩展最终成环；由于高熵合金复杂的元素组成以及应变梯度效应，剪切应变在合金体内的分布是不均匀的。加载速度对弹性阶段影响不大，但会对位错的增长产生影响，临界塑性压深也会随加载速度的增大而增大；温度对高熵合金的变形有着显著影响，温度升高会使原子运动加剧，基体易于变形。低温下压痕力明显上升，这是由于低温本身会降低原子迁移率，同时也利于孪晶产生，使基体进一步强化。     

电容传感器法测量钢丝的杨氏模量的应用研究

研究了利用电容传感器法测量钢丝的杨氏模量的新方法，该法利用电容传感器的输出电压随极板间的距离的变化关系式来测量杨氏模量。将电容传感法和光杠杆法测量钢丝的杨氏模量的结果进行了对比，结果表明，两的测量结果十分相符。电容传感器法具有快速、简便、易于掌握的优点。     

温度对石墨烯条带拉伸力学性能影响的模拟研究

利用分子动力学模拟,分析了单层石墨烯条带在热力学温度[1K,800K]范围内拉伸力学性能对条带手性,宽度及模拟温度的依赖性.结果表明,相同条件下锯齿型石墨烯条带较扶手椅型石墨烯条带具有更大的弹性模量及拉伸强度;条带宽度的增加对弹性模量有较小影响,但拉伸强度随宽度的增加有明显变化;石墨烯条带拉伸强度随温度的升高而减小,均匀变温模拟条件下拉伸强度较室温恒温模拟结果有所变化,且温度变化率是影响拉伸强度的因之一.     

Effects of Strain Rate,Temperature and Grain Size on the Mechanical Properties and Microstructure Evolutions of Polycrystalline Nickel Nanowires: A Molecular Dynamics Simulation

Through molecular dynamics(MD)simulation,the dependencies of temperature,grain size and strain rate on the mechanical properties were studied.The simulation results demonstrated that the strain rate from 0.05 to 2 ns~(–1 )affected the Young’s modulus of nickel nanowires slightly,whereas the yield stress increased.The Young’s modulus decreased approximately linearly;however,the yield stress firstly increased and subsequently dropped as the temperature increased.The Young’s modulus and yield stress increased as the mean grain size increased from 2.66 to6.72 nm.Moreover,certain efforts have been made in the microstructure evolution with mechanical properties association under uniaxial tension.Certain phenomena such as the formation of twin structures,which were found in nanowires with larger grain size at higher strain rate and lower temperature,as well as the movement of grain boundaries and dislocation,were detected and discussed in detail.The results demonstrated that the plastic deformation was mainly accommodated by the motion of grain boundaries for smaller grain size.However,for larger grain size,the formations of stacking faults and twins were the main mechanisms of plastic deformation in the polycrystalline nickel nanowire.     

温度变化对微梁谐振频率的影响

双层材料微梁是一种常见的高灵敏度微梁传感结构,温度变化会使微梁发生弯曲形变并改变微梁的谐振频率．研究了微梁谐振频率与其构成材料的杨氏模量E和热膨胀系数a的关系、以氮化硅上沉积了不同厚度金膜的双层微梁结构为对象,通过在原子力显微镜AFM上的实验获得了295～325K范围内微梁的弯曲形变和谐振频率分别与温度变化的关系曲线．对实验结果的分析表明,构成微梁两种材料热膨胀系数的差异会引起微梁的非线性形变和谐振频率的非线性偏移,且主要在温度变化范围小于5K时起作用;在295～325K时两种材料杨氏模量随温度的变化会引起微梁谐振频率的线性偏移．同时,提出了相应的微梁应用建议,以保证在环境温度有变化的应用场合下双层材料微梁仍具有较高的测量精度.     

各向同性煤沥青制备炭/石墨纤维的研究

以各向同性煤沥青为原料,采用熔融纺丝工艺制备了直径为55μm的沥青纤维,经预氧化、炭化和石墨化处理后得到炭纤维和石墨纤维,并采用偏光显微镜、XRD和SEM等对其形貌、结构和性能进行表征。结果表明,炭/石墨纤维具有与沥青原料相似的各向同性光学结构;随热处理温度升高,炭/石墨纤维截面逐渐变粗糙,且内部石墨微晶逐步发育并长大,3 000℃下石墨化纤维微晶增大较明显,其堆积高度和平面尺寸分别约为5nm和11nm;1 600℃炭化纤维的力学性能较好,其拉伸强度和杨氏模量分别达到0.57GPa和32.19GPa,进一步提高热处理温度,纤维拉伸强度逐步降低,但是其杨氏模量逐渐增加,3 000℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为0.26GPa和40.57GPa;炭/石墨纤维室温轴向电阻率随热处理温度的升高而降低,1 000℃炭化纤维室温轴向电阻率为47.78μΩ.m,3 000℃石墨化纤维室温轴向电阻率降至21.98μΩ.m。     

单层石墨烯温度效应的分子动力学模拟

在不同温度条件（0 K-3000K）下,采用AIREBO势函数对单层石墨烯薄膜的弛豫性能和拉伸性能进行分子动力学模拟,研究单层石墨烯在弛豫过程中温度效应对其原子结构的影响以及单层石墨烯在拉伸过程中力学性能与温度效应的关系.研究结果表明：单层石墨烯的弛豫性能和拉伸性能均对温度具有很强的依赖性.理想状态下,单层石墨烯的弛豫是一个原子结构的动态平衡过程,随着温度升高,石墨烯稳定性降低,弛豫过程中原子的波动起伏变得不规则和剧烈起来.在温度从0K上升到3000K的过程中,单层石墨烯的拉伸强度、拉伸极限应变和弹性模量值均呈现下降趋势,且锯齿型石墨烯的弹性模量对温度的依赖程度比扶手椅型大,薄膜的拉伸随温度变化表现出不同的破坏形态.     

Li3Bi结构、力学和电子性质的第一性原理计算

 基于密度泛函的线性响应理论,通过第一性原理的赝势方法,对Fm-3m相Li₃Bi的结构、力学和电子性质做了系统的研究.优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.计算表明,Fm-3m结构在零压下的焓最低,满足力学稳定标准,是最稳定的结构.计算得到的Fm-3m相Li₃Bi的块体模量、剪切模量和弹性模量分别为30.2,25.5 GPa和59.6 GPa.德拜温度是312 K.Li₃Bi具有小的弹性各向异性特征,是窄带隙的间接带隙半导体,带隙为0.45 eV.     

CCD杨氏模量测量仪的实验研究

利用CCD伸长法杨氏模量测量仪测量粗钢丝和细钢丝的杨氏模量时,发现粗钢丝的杨氏模量与标准值差别很大。通过反复实验和分析,找出了误差原因,提出了解决方案。     

基于PSD位置传感器的杨氏模量测量

介绍了PSD位置传感器的检测原理，研制了一种基于PSD的钢丝扬氏模量测量系统．实验结果表明，利用该系统可精确地测得杨氏模量，并且定性地分析出钢丝在恒定外力(砝码)作用下的变化过程．     

Experimental and Theoretical Study of Young Modulus in Micromachined Polysilicon Films

IntroductionThe development of microelectromechanicalsystems (MEMS) has achieved impressiveprogress with many new designs that couldpotentially lead to another industrial revolution.However,the long- term durability of the MEMSdevices,which requires a fun…     

Mechanical and thermal properties of NpO2 using LSDAt U approach

The elastic constants,bulk modulus,shear modulus,Young’s modulus,Debye temperature,isobaric heat capacity and minimum thermal conductivity are estimated for NpO2 using plane-wave pseudopotential method within the local spin density approximation plus Hubbard U(LSDAtU) theory.The computed lattice constants are in good agreement with the available experimental results and then three independent elastic constants were computed by means of the stress–strain method.From the knowledge of the elastic constants,the values of Young’s modulus,Poisson,Debye temperature and minimum thermal conductivity are obtained and they are 218 GPa,0.288,453.5 K and0.99 Wm-1K-1,respectively.The obtained mechanical and thermal properties of NpO2 are in agreement with the previous experimental and theoretical data.Our investigations which are unobtainable from previous report can provide valuable reference in the future.