2020年细胞力学热点回眸

 概述了2020年细胞力学研究的热点和进展，探讨了细胞膜表面张力、细胞粘附力、细胞弹性模量、细胞与纳米颗粒相对刚度等对细胞生物学行为的影响及其在疾病诊疗中的应用。     

镁水泥钢筋混凝土盐卤侵蚀下的耐久性试验

针对研发青海省格尔木市的察尔汗盐湖地区耐腐蚀混凝土研发的迫切要求,结合察尔汗盐湖地区的实际情况,设计盐卤侵蚀单因素试验条件,通过相对质量、相对动弹性模量、裂缝与变形及钢筋的锈蚀情况来研究镁水泥钢筋混凝土在盐卤侵蚀单因素下的耐久性问题.通过研究发现:经长期盐卤侵蚀试验后,镁水泥混凝土性能未出现明显劣化;镁水泥混凝土的抗腐蚀性能优越,钢筋均存在一定程度的腐蚀.     

5083铝合金表面化学镀Ni-P镀层的力学性能

采用化学镀方法在5083铝合金基体上制备了Ni-P非晶薄膜,采用纳米压痕技术在不同应变速率下研究Ni-P非晶薄膜的硬度、弹性模量和变形行为.结果表明,Ni-P非晶薄膜硬度不是一个恒定值,与纳米压痕的压入深度有关,而弹性模量基本保持不变;载荷-深度曲线出现跳跃及台阶现象与应变速率有关,应变速率愈慢,曲线出现台阶现象越明显;跳跃台阶源于单个剪切带的开动,而在高的应变速率条件下,由于多个剪切带的开动,曲线上便不出现跳跃台阶.     

激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟

应用ABAQUS有限元软件模拟了脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内的传播.首先把激光激励等效为作用在薄板表面的高斯分布的脉冲载荷,模拟输入的超声信号,在边界处采用无限单元来消除边界反射波对接收信号的干扰,接收到的表面波信号具有典型的表面波特点.其次,通过修正弹性模量的方法得到薄板在单向应力状态下的应力场,采用时差法得到表面波在应力区的传播速度,所得的数值结果和理论解与实验结果拟合良好,为激光超声检测残余应力提供了一种有效的数值方法.     

纤维水泥基复合材料弹性模量的试验测量方法

弹性模量是衡量混凝土材料性能的重要参数之一,其大小反映了抵抗弹性形变能力的强弱.对钢纤维增强混凝土和掺聚丙烯腈纤维的橡胶砂浆的弹性模量及抗压强度进行试验.试验结果表明,超短钢纤维混凝土的抗压强度和后期弹性模量较短钢纤维混凝土有明显提升,掺有聚丙烯腈纤维的橡胶砂浆的弹性模量降低明显,改善了橡胶砂浆的韧性和变形能力.     

金属材料弹性模量随机场相关特性的实验与分析

利用弹性模量和硬度的联系,完成了铝合金LY12CZ-M和合金钢30Cr Mn Si A弹性模量随机场相关特性的实验测量及分析。具体工作包括测量试件空间各点的洛氏硬度,并以区域化变量理论中的相关函数为工具对测量数据进行统计分析。分析结果表明:金属材料弹性模量随机场的变异系数在7%左右;随机场的空间连续性较好,不存在块金效应;相关函数模型宜选用单指数型;随机场不同方向上的相关特性几乎相同。     

材料弹性对降落伞充气展开力学性能影响

降落伞充气展开过程涉及柔性结构非线性变形与流场的高度耦合。为研究不同弹性的纬向加强带对降落伞充气展开过程中力学特性的影响，该文基于流固耦合(fluid-solid interaction, FSI)方法对3种弹性纬向加强带构型的带条伞进行充气展开过程模拟，获得了充气展开过程中气动力、纬向加强带张力和伞衣应力分布等关键参数，分析了织物材料弹性对降落伞开伞动载以及局部受力情况的影响，并通过风洞试验对带条伞充气展开过程的气动力变化进行测试，验证了利用FSI方法预测降落伞动态力学及局部受力特性的可行性。仿真和试验结果表明：纬向加强带弹性模量对降落伞充气展开过程中整体气动力影响甚微，对于伞衣和纬向加强带本身的应力分布影响显著；采用与伞衣相同材料的锦丝纬向加强带能显著降低局部应力水平，相较于高弹性模量的芳Ⅲ纬向加强带，纬向加强带和伞衣的最大应力分别降低83.3%和22.8%。     

箱型截面的齐次广义屈服函数与结构极限承载力

针对目前箱型截面广义屈服函数为非齐次函数,采用弹性模量调整法求解箱型结构极限承载力时易出现计算结果受荷载初始值影响和计算精度受损的问题,建立了箱型截面的齐次广义屈服函数,并通过误差分析确定了齐次多项式的阶次,进而定义了箱型截面构件的单元承载比、承载比均匀度和基准承载比,建立了以单元承载比为基本参数的弹性模量调整策略,据此提出了箱形结构极限承载力分析的弹性模量缩减法;并通过算例对该方法进行验证,算例分析表明,该方法计算箱型截面结构极限承载力时,结果不受荷载初始值的影响,具有良好的计算精度和迭代稳定性.     

基于等温状态方程数据计算不同温度的固体热膨胀系数

假设热膨胀对固体体积弹性模量B的影响与加压过程对体弹性模量的影响相似,即B仅为体积V的函数.利用等温状态方程实测数据获得体弹性模量对体积的变化规律B(V).基于B(V)和Grüneisen定律、Debye模型,并以室温(300K)物性参数为初值逐次推算,获得Ag,Al,Au等15种材料在0~1 000K(部分金属到2 000K以上)的范围内各温度点的体积热膨胀系数值.数据对比显示计算值与实测值符合度高,这也表明了所提假设和方法的有效性.     

不同煤矸石粗骨料替代率下混凝土的低温力学性能研究

为研究煤矸石粗骨料对C40混凝土低温力学性能的影响，制作4种替代率下煤矸石粗骨料试件，以全替代率为基础，对比设计强度为C30,C50煤矸石粗骨料混凝土，在低温下恒温4 h,分别测试在20,-10,-20,-30℃下的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和相对动弹性模量.结果表明，在低温条件下，煤矸石骨料混凝土的强度和动弹性模量均提高，且温度越低，其抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及动弹性模量提升幅度越大.