非简谐振动对晶体Mo热力学性质的影响

以晶体Mo为例 ,讨论了非简谐振动对晶体的热膨胀系数、格林乃森参数的影响 .结果表明 :热膨胀系数、格林乃森参数均随温度的升高而非线性地增大 ,只有考虑到第二非简谐系数后 ,理论计算的热膨胀系数、格林乃森参数才与实验数据比较接近     

原子相互作用势对固体弹性模量的影响

分别导出了L-J和Morse相互作用势作用下面心立方结构的惰性元素晶体和金属晶体的弹性模量随压强的变化规律，讨论了原子相互作用势以及原子振动非简谐效应对固体弹性模量的影响．结果表明：在一级近似下简谐系数和第二非简谐系数对弹性模量随压强变化规律无影响；第一非简谐系数的存在使弹性模量增大．     

单层AlN类石墨烯材料热力学性质随温度的变化研究

考虑原子振动的非简谐效应,搭建了固体物理模型,研究了氧化铝(AlN)类石墨烯材料的热膨胀系数、格林乃森参量和弹性模量等热力学性质随温度的变化规律.结果表明:①简谐近似下, AlN类石墨烯材料不发生热膨胀,它的线膨胀系数为零,格林乃森参量和弹性模量均为常量,这些结果与实际不符,因此必须考虑非简谐效应;②考虑非简谐效应后, AlN类石墨烯材料的格林乃森参量、线膨胀系数和弹性模量均随温度的升高而非线性增大,变化范围分别为:0.547～0.630,8.57×10~(-5)～3.60×10~(-3) K~(-1)和58.54～500.00 N/m,且温度愈高,非简谐效应愈显著;③AlN类石墨烯材料的线膨胀系数和弹性模量在数值上虽与AlN块状晶体不同,但它们随温度的变化规律相似.     

ZnS类石墨烯热膨胀系数、弹性模量以及有效电荷变化规律研究

考虑到形变和原子的非简谐振动,用固体物理方法,研究了ZnS类石墨烯的热膨胀系数和弹性模量随温度的变化规律以及有效电荷和极性与形变的关系,探讨了形变和原子非简谐振动对它们的影响.结果表明:①ZnS类石墨烯的热膨胀系数为负值,数值在1.178×10~(-3)～22.323×10~(-3)K~(-1)之间随着温度升高而增大;而弹性模量在0.241 405～453.253 5 GPa之间随着温度的升高而增大.②简谐近似下,热膨胀系数为零,弹性模量为常量;考虑非简谐项后它们才随温度升高而变化,温度愈高,非简谐效应愈显著.③大小形变、剪切形变、单轴形变这3种形变中,大小形变对正有效电荷、单轴形变对负有效电荷影响最大,剪切形变对正、负有效电荷影响最小;④大小形变对极性的影响可达到70.4%,而剪切形变的影响仅为46.5%.     

非简谐振动对二元系统溶解限曲线的影响

在实验测定热膨胀系数基础上,计算原子振动的简谐系数和非简谐系数;利用Collins模型,以TiCu为例,求出原子作非简谐振动下的热力学函数,研究它的溶解度随温度的变化和非简谐振动对它们的影响.理论计算与实验结果基本一致.     

形变和非简谐振动对SiC有效电荷和热膨胀系数以及弹性模量的影响

应用哈里森(Harrison)键联轨道法和固体物理方法,考虑到形变和原子作非简谐振动,得到六角形二维类石墨烯AN-B8-N化合物的热膨胀系数、弹性模量以及有效电荷的解析表示式;以SiC为例,探讨了形变和原子非简谐振动对它们的影响.结果表明:SiC的热膨胀系数和弹性模量均随温度升高而缓慢增大,但变化较缓慢;若不考虑非简谐项,则SiC的热膨胀系数和弹性模量均为零,非简谐效应是SiC的热膨胀系数和弹性模量均随温度升高而增大的原因;形变会使SiC的正负离子的有效电荷的大小均减小,减小幅度分别为14.5%和8.56%,形变对正离子有效电荷的影响大于负离子.在所述的大小、剪切、轴向拉伸、原子振动形变这几种形变中,以轴向拉伸形变对有效电荷的影响最大,以大小形变和剪切形变的影响最小.温度愈高,原子的非简谐振动效应愈显著,形变对SiC的极性和有效电荷的影响愈大.     

基底和粒子对激光净化能量密度阈值的影响

求出了几种金属和半导体晶体原子振动的简谐系数、非简谐系数、热膨胀系数和激光辐照下的能量吸收系数.探讨了基底和粒子对激光净化能量密度阈值的影响,结果表明:①干式激光净化能量密度阈值与基底和粒子的质量密度、热膨胀系数等性质有关,也与温度有关;②基底和粒子材料性质影响激光净化能量密度阈值的根源在于原子相互作用势和晶体结构;③激光净化的能量密度阈值随污染粒子粒径的增大而增大;④在所述几种材料中,以Ag和Al接触时的激光净化能量密度阈值最大,其微观本质是Ag与Al原子间相互引力为最大.故激光清洗时应考虑基底、附着粒子相互作用及激光能量.     

非简谐振动对二元系统热力学函数的影响

利用热膨胀系数实测数据，计算的子振动的简谐系数和非简谐系数；利用Ｃｏｌｌｉｎｓ模型，以ＴｉＣｕ为例，计算原子作非简谐振动下二元系统的热力学函数。     

非简谐振动对面心立方晶体结构热力学性质的影响

本文在面心立方晶格模型基础上,用统计物理理论和单粒子近似方法,以Ar晶体为例,讨论非简谐振动对晶体的晶格常数.密度.弹性模量和压强的影响,分析了产生负压的原因..结果表明:研究晶体热力学性质时,需要考虑非简谐效应,才能得到与实际较一致的结果:否则,照简谐理论所得的结果,就与实验事实不完全符合,有的甚至根本不符合.本文还对简谐理论处理引起的偏差大小作了估计.     

线度和非简谐效应对Ag纳米晶热力学性质的影响

应用固体物理和统计物理的理论,考虑原子作非简谐振动,从微观角度研究了Ag纳米晶的热膨胀系数、格林乃森常数、化学势等随温度的变化规律.结果表明:①在简谐近似下,Ag纳米晶不会有热膨胀,其格林乃森常数为零,非简谐效应导致热膨胀系数和格林乃森常数都随着温度升高而增大,但变化较慢.②球形Ag纳米晶的化学势大于平面块状晶体的化学势,且粒子线度愈小,两者相差愈大;其中,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随粒径的减小而增大,粒径较大时,μ′e将不变.③球形Ag纳米晶受温度的影响大于平面块状晶体,总化学势随温度升高而减小,但变化缓慢,由界面弯曲引起的化学势修正μ′e随温度升高而增大,且温度愈高,μ′e的变化速度愈快.④非简谐效应影响纳米晶热力学性质的本质在于它改变了原子的相互作用势形式和总相互作用能.     

热膨胀系数同弹性模量数学模型分析

为满足超精密加工对精度的要求，从机理角度分析了材料的热膨胀系数和弹性模量，建立了二者关系的数学模型。结果表明：材料热膨胀和材料弹性模量的物理本质都同原子间作用力密勿相关，只是二者的原子间发生作用的起固有别。材料的热膨胀是因温度升高，原子振幅加大，引起原子间斥力增加，平衡距离加大，原子间仍是平衡状态；而弹性模量是两原子受到外力作用，偏离平衡位置，双子间是引力(斥力)状态，该引力(斥力)值同外界作用力平衡。     

FeCuNbSiB非晶薄带的模量和线膨胀系数研究

采用单辊法制备了宽4．5mm、厚25μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9晶薄带。并用Q800动态热机械分析仪（DMA）测试了非晶薄带的弹性模量、线形变和线膨胀系数随着测试温度的变化关系。结果表明，非晶薄带的弹性模量随着测试温度的升高而减小；非晶薄带的线形变都随着测试温度的升高而增大；非晶薄带的线膨胀系数在50-150℃温度范围内随着测试温度的升高而增大，在150-300℃温度范围内随着测试温度的升高而减小。     

基于变异系数的盘式制动器热-应力耦合场研究

摩擦片材料属性影响着接触压力的不均匀程度,为了更精确地描述接触压力不均匀度,引入变异系数,以此来量化接触压力的不均匀性,并采用控制变量法探讨了变异系数随摩擦片材料属性的变化规律.研究结果表明:温度对接触压力的不均匀性影响很大,考虑温度影响后,接触压力变异系数由21.25%增加到49.51%,较大地增加了接触压力的不均匀性;摩擦片材料属性对变异系数影响明显,随着摩擦片弹性模量、热膨胀系数增加,变异系数逐渐变大;随着比热容、热传导系数、密度增加,变异系数逐渐变小.因此,适当降低弹性模量、热膨胀系数或增加比热容、热传导系数和密度,有利于改善接触压力的不均匀度,从而延长摩擦片使用寿命.     

Chemical,mechanical, and thermal expansion properties of a carbon nanotube-reinforced aluminum nanocomposite

In the present study, the chemical and mechanical properties and the thermal expansion of a carbon nanotube (CNT)-based crystalline nano-aluminum (nano Al) composite were reported. The properties of nanocomposites were tailored by incorporating CNTs into the nano Al matrix using a physical mixing method. The elastic moduli and the coefficient of thermal expansion (CTE) of the nanocomposites were also estimated to understand the effects of CNT reinforcement in the Al matrix. Microstructural characterization of the nanocomposite reveals that the CNTs are dispersed and embedded in the Al matrix. The experimental results indicate that the incorporation of CNTs into the nano Al matrix results in the increase in hardness and elastic modulus along with a concomitant decrease in the coefficient of thermal expansion. The hardness and elastic modulus of the nanocomposite increase by 21% and 20%, respectively, upon CNT addition. The CTE of CNT/Al nanocomposite decreases to 70% compared with that of nano Al.     

YbB6晶体结构、物态方程、弹性和热学性质的第一性原理计算

基于第一性原理的密度泛函理论及准谐德拜模型, 研究了YbB6的晶体结构、状态方程(EOS)、弹性性质和热学性质. 计算得到的YbB6晶体晶格常数、体弹模量、弹性常数和实验符合得很好. 状态方程的研究结果显示, 压强和温度对YbB6晶体体积的影响都非常显著, 在高温和低压下, 压强对YbB6晶体体积的影响比在低温和低压大. 在讨论的压强和温度范围内, 压强对YbB6晶体的体弹模量的影响要比温度的影响大. 弹性常数及与弹性相关量的计算结果显示, 在零温零压下, YbB6晶体结构是稳定的, 具有延展性, 是中心力场固体. 计算的定压、定体热容及热膨胀系数的结果表明, 压强对YbB6晶体的热容和热膨胀系数的影响比温度的影响小.     

用线性振动比拟法研究不同模量梁的冲击问题

把被冲击的拉压弹性模量不同的梁简化为集中质量与轻质弹簧相连接的单自由度弹性系统,使重物对梁的冲击问题转化为重物对具有集中质量单自由度弹性系统的冲击问题,然后采用动力学方程推导出了重物对梁的冲击时间、动载荷系数的函数表达式,克服了能量法仅能给出最大动载荷系数的不足.通过算例分析指出,有关材料力学教材及专著给出的最大动载荷系数公式,仅是动力学方程推导出的动载荷系数函数式的特例.当拉压弹性模量相差较大时,不能把重物对拉压弹性模量不同梁的冲击问题简单地作为重物对单弹性模量梁的冲击问题处理,必须考虑拉压弹性模量不同的因素对梁冲击的影响.     

混凝土坝材料参数区间反演分析方法

为了充分考虑不确定性信息对大坝结构力学参数反演结果的影响,利用区间分析方法,依据大坝原型观测数据和有限元数值计算成果,构建了大坝变形区间监控模型.基于此模型,探讨了反演混凝土坝坝体、坝基弹性模量、线膨胀系数等的原理、算法等.实例分析表明,区间分析方法能充分考虑参数反演过程中的多种不确定性,可避免复杂的区间有限元计算,其形式比较简单,效率较高,能方便地应用于实际工程.     

剪力滞效应下箱型梁的可靠度分析

为了能够对箱型梁进行可靠度分析,通过结合基于附加挠度的一维离散有限元法和摄动随机有限元法建立了箱型梁新的随机分析方法。据此,建立了求解可靠指标的两种方法：基于验算点的迭代算法和其简化迭代算法。考虑第一种工况为弹性模量随机,第二种工况为弹性模量和荷载同时具有随机性,用两种方法对箱型梁进行了可靠度计算。结果表明：在对箱型梁进行可靠度分析时,随机参数选择不同变异系数情况下,两种方法存在误差相差不大;在变异系数不超过0.15时,与蒙特卡洛有限元法计算结果相比有较好的计算精度,第一种方法在两种工况下的误差分别小于4.66%和4.09%,第二种方法在两种工况下的误差分别小于6.28%和4.52%;随着随机参数变异性的增大,箱梁结构的计算可靠度相应降低;在弹性模量具有随机性的基础上,荷载具有随机性时,箱梁结构的可靠度也会相应降低。可见,在工程中需要考虑参数的随机性对箱梁可靠度的影响。     

碾压混凝土坝层内弹性模量分布规律研究

根据碾压混凝土坝的施工过程和压实机理,认为弹性模量沿层深呈指数衰减分布．将碾压单元层分解成多层结构,用分解刚度法导出了层内弹性模量与本体和层面弹性模量之间的关系．用分解刚度法和有限元方法研究了不同层厚和强度下的弹性模量分布规律,得出了弹性模量指数衰减系数随着层厚和异弹模比的增大而减小的结论．