整体密质骨力-电效应的实验研究(英文)

生命状态的骨大都作为一个整体来承受外部载荷,如走路、跑步、跳跃等,所以我们用分离式霍普金森杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)对整体牛股骨试件(骨腔截面环上各处曲率不等, 其壁厚也不等)进行了撞击测试,记录了电压和应变随时间变化的曲线.对不同厚度部位电压值,以及滞后时间进行了比较,初步得出:骨腔部位越厚压电幅值越小,同一部位点的滞后时间随冲击速度的增大而延长.     

一种新型惯性式压电执行器研究

设计了一种惯性式压电执行器.该执行器由身体和4个弹性足构成.每个弹性足是一个带夹层的压电双晶片,称之为复合压电双晶片.首先阐述了该执行器惯性冲击式的运动原理;然后从热力学角度推导出复合压电双晶片悬臂梁端部挠度与外电压、外力的关系式;以此为基础建立了执行器的动力学模型,用13个设计参数如压电片的长度、宽度、高度,执行器质量和驱动电压等表征了执行器的运动状态;最后以驱动电压幅值为自变量,固定其他设计参数,得到了电压幅值与执行器平均速度的关系曲线.此理论计算与试验结果基本相符,证明所建立的执行器动力学模型是合理的.     

FeCoNiCrMo高熵合金磨削机理及表面粗糙度

针对FeCoNiCrMo高熵合金进行平面磨削实验,研究其材料去除机理,分析不同磨削参数对磨削表面粗糙度和表面形貌的影响规律.研究采用不同砂轮磨削的试件表面形貌,并探讨干磨和湿磨条件下磨削表面粗糙度的变化规律.实验结果表明:FeCoNiCrMo高熵合金磨削过程满足塑性材料去除机理;随磨削速度增大,进给速度和磨削深度减小,磨削表面粗糙度值减小,表面形貌更加平整;与采用电镀砂轮磨削的试件相比较,采用树脂结合剂砂轮磨削的试件表面粗糙度值更低,表面形貌更好;与干磨试件相比较,湿磨的试件表面粗糙度值更低,表面质量更好.     

混凝土骨料粒径对声发射信号衰减特性影响

针对混凝土材料声发射信号衰减特性问题,探究了不同组分对声发射信号的衰减变化规律。选用不同骨料粒径(5～10 mm、10～15 mm和15～20 mm)混凝土试件进行断铅试验,研究分析声发射信号幅值、中心频率、波速等参数变化。结果表明：品质因子Q与波阻抗具有较好的相关性,15～20 mm骨料粒径混凝土试件的品质因子Q和波阻抗最小,声发射信号衰减最大。随着传播距离的增加,弹性波的幅值、中心频率、峰值电压均呈衰减趋势。混凝土骨料粒径越大,其幅值和中心频率的衰减系数越大,声发射信号衰减越明显,各频段信号衰减越快,信号频带变得越窄,其基准波速越小,波速衰减变化越大。当弹性波传播到900 mm距离处时,5～10 mm、10～15 mm和15～20 mm粒径试件的波速变化率分别为-33.85%、-34.88%和-35.91%。     

不同干密度下非饱和土土-水特征曲线

对吸湿与脱湿过程中引起非饱和土土-水特征曲线进行分析,观察不同密度土样的土-水特征曲线与滞后现象。利用Fredlund and Xing的土-水特征曲线模型对试验数据进行拟合,得到模型拟合参数与土-水特征曲线参数的定量关系。研究结果表明:进气值随着参数a的增大而线性增大,残余基质吸力随着参数m的增大而呈幂函数减小,减湿率随着参数n的增大而呈指数减小。干密度对土-水特征曲线有显著影响。随着干密度增大,残余基质吸力与进气值及进水值增大,减湿率减小,滞后现象的显著程度降低。瓶颈效应、不同的接触角和空气体积是造成滞后效应的主要因素。     

基于压电薄膜材料PVDF的能量采集结构研究

为了提高基于PVDF压电材料的能量采集效率,利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件对双晶压电悬臂梁进行研究。首先,对悬臂梁结构的压电振子进行了稳态分析、模态分析和谐响应分析,同时对4种不同基板材料压电振子电压输出特性做了研究比较;其次,对悬臂梁压电振子结构进行了优化设计。对其形状的研究表明:矩形悬臂梁的输出电压最高;随着悬臂梁的长宽比增加,其输出电压逐渐增大;在压电材料面积固定时,增加长度、减小宽度都能提高输出电压,为设计最佳的能量采集器提供理论依据。     

中子管离子源脉冲工作特性的研究

利用实验方法研究了中子管离子源的电离特性,其中包括电离时间的延迟特性;不同气压下电离电流和脉冲电压幅值的关系;不同气压下电离脉宽和脉冲电压幅值的关系;气压和加热电流的关系,并对实验曲线进行了分析,确定了Ｃ／Ｏ测井中选择气压和阳极电压参数的原则和方法。     

骨内压电电位的波形分析

骨内应力产生的电信号影响骨细胞的生长已被多方面证明,但其作用机理尚未完全确定．近年来,测试技术的进步为骨压电信号的实验研究提供了新手段．用超高输入阻抗的生物电压放大器测试研究了干牛骨试样在梯形波我荷作用下发生三点弯曲变形时压电电压的变化．测试发现,骨受力变形时产生的压电电荷在两电极间产生压电电压,同时电极间的电荷还会经过自身泄放．对应加栽稳态过程,两电极间的压电电荷会经自身泄放,从而表现为一松弛过程,0．1～0．4s后电压降为零,所以只能够在加载的动态过程测量到压电电压．显然在活体骨中压电电压也必然只会表现为脉冲的形式．     

髋关节置换术后有缺损股骨的有限元分析

运用大型有限元分析软件ABAQUS建立了髋关节置换术后的三维有限元模型。对骨水泥固定有小骨皮质缺损(10%股骨干直径)的羊股骨,进行了扭矩作用下生物力学分析。实验中使用了3种不同长度的股骨柄:股骨柄的末端位于骨皮质缺损处的上端2倍于股骨干直径;股骨柄的末端位于骨皮质缺损处;股骨柄的末端超过骨皮质缺损处的2倍于股骨干直径处的股骨柄。分析结果表明:股骨柄的长度在骨皮质缺损处的不同位置时,孔周围的应力分布也不相同。股骨柄的长度在孔的下部,2倍于股骨干直径位置时,孔周围的应力明显减小。对比使用3种不同长度的股骨柄,股骨上的最大应力值在股骨柄超过骨缺损处2倍于股骨干直径时最小。     

雷电电磁脉冲场对多芯线的耦合效应研究

为研究多芯线短线缆在雷电电磁脉冲场辐照下终端负载的感应电压,利用WU-800型MARX源和有界波模拟器来模拟雷电电磁脉冲场,对多芯线进行辐照耦合试验。试验中通过改变试验条件,得到了不同雷电电磁脉冲波形、多芯线长度、辐射场与线缆夹角、线缆终端负载条件下多芯线终端负载的感应电压的变化规律。试验发现:雷电电磁脉冲的上升沿对线缆耦合电压幅值影响较大,脉宽对耦合电压影响较小;线缆长度对感应电压的幅值及响应频点有重要影响;电场极化方向对线缆终端响应幅值有较大影响,但并不改变响应波形;随着受测端负载阻值的增加,线缆感应电压也逐步增大,非受测端负载对线缆感应电压无影响。     

GFRP筋拉伸力学性能尺寸效应试验研究

通过试验研究不同直径玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的力学性能,并采用基于材料强度Weibull分布的最弱链理论分析其尺寸效应.试验结果表明,GFRP筋极限抗拉强度、抗拉弹性模量和极限延伸率随着直径增大而下降,而屈服应变变化规律则相反.通过试验分析,建立考虑直径变化的GFRP筋应力应变关系及其相关参数同直径的关系;提出了不同直径GFRP筋极限抗拉强度fDtu计算公式.基于最弱链理论分析,得出GFRP筋尺寸效应的主要影响因素是试件的有效区体积.研究表明,GFRP筋拉伸力学性能具有明显的尺寸效应;采用最弱链理论进行尺寸效应分析是可行的,能够预测不同GFRP筋强度,确定其抗拉强度标准值,有助于统一GFRP筋试件的有效长度取用标准,并建议长度范围为试件直径的30~40倍.     

电磁铆接钉杆长度对连接的影响

在铆钉不同高径比情况下,采用试验方法从铆钉宏观变形和微观连接方面分析铆钉钉杆长度对连接的影响.结果表明:放电电压升高,铆钉钉头变形量增加.电磁铆接对夹层材料厚度不敏感,对于不同钉杆长度的铆钉,铆钉钉杆变形均匀.随着铆钉钉杆长度增加,钉杆均匀性略有下降.在铆钉成形钉头处,有明显的剪切带生成.在铆钉钉杆与铝合金板连接处,铆钉与铝合金板紧密连接.在铆钉钉杆与复合材料连接处,铆钉与复合材料形成良好连接,对复合材料的挤压程度小,未出现复合材料分层和开裂.     

橡胶基复合材料中的短纤维长径比及其分布

对3种不同直径，相同表观长径比的涤纶短纤维增强4172氯丁橡胶基复合材料中的短纤维长度进行了研究，用全统计法测量了短纤维的实际长度，讨论了短纤维直径，用量及混炼工艺等因素对短纤维长度及其分布的影响，结果表明：在相同条件下，短纤维直径越小的纤维断裂速度越慢，短纤维长径比越大，随着纤维含量的增加，纤维的平均长度增加，并且没有发生断裂的纤维的含量越来越多，在相同的辊距下进行多次薄通时，不同直径的纤维最后趋向于具有相同的长径比，研究结果可为短纤维橡胶基复合材料性能的研究提供参考。     

含缺陷材料冲击断裂的动态焦散线试验研究

采用新型数字激光动态焦散线试验系统,对固定倾斜角度不同离心率缺陷的PMMA试件进行了重锤冲击试验,研究含缺陷材料的动态断裂行为。研究结果表明:不同离心率的缺陷试件断裂形态基本相似;裂纹从试件下边界起裂,扩展至缺陷中部,发生停滞后由缺陷椭圆长轴上端点B继续起裂,直至贯穿整个试件。缺陷离心率的变化对裂纹的前期扩展没有明显的影响,对裂纹停滞时长及B点起裂时应力强度因子影响较大,缺陷离心率越大,停滞期时长越短。缺陷离心率的增大对缺陷端部的应力集中具有促进作用。     

纯铜圆棒缺口试件拉压循环下的疲劳寿命分析*

对纯铜光滑试件和缺口试件的疲劳寿命规律差异进行探讨。通过光滑试件和缺口试件的循环疲劳试验和缺口试件的局部循环弹塑性应力应变响应分析,结合数值模拟与实验,比较了现有寿命预测方法对缺口试件寿命预测结果的差异。研究结果表明:传统的等应变幅等寿命的概念对于缺口试件的疲劳评估是不合理的;局部应力应变法用于大缺口试件的寿命预测结果可得到基本合理的结果;但对小缺口试件估测寿命结果不合理;应力梯度法对缺口试件寿命估测结果较局部应力应变法合理,因此可认为应力梯度是影响光滑和缺口试件疲劳寿命差异的重要因素。     

混凝土含水率对强度影响的试验

通过浸泡时间不同,改变混凝土试块的含水率,测试不同混凝土试块的含水率,并研究含水率变化对试块抗压强度影响的规律.研究表明:混凝土标号越高,饱和含水率越小;试块的面积体积比越小,饱和含水率越小;含水率未达1%时,属于表面吸水,对试块的抗压强度影响不明显;同样标号的混凝土试块,其测试抗压强度随着含水率的增高而降低,自然养护的试块,其测试抗压强度随着含水率的增大下降的速度大于标准养护试块.     

Effect of cooling rate on plastic deformation of Zr-based bulk metallic glasses

The effect of cooling rate on plastic deformation of Zr-based bulk metallic glasses has been studied.The specimens with the diameters of 3 mm,4 mm and 6 mm cut from the same ladder-shaped Zr55Al10Ni5Cu...     

酸碱环境干湿循环下砂岩动态力学性能试验

为了探究砂岩在酸碱环境干湿循环作用下的动态力学特性,分别进行了不同酸碱环境下(pH=3、7、11)和不同干循环次数(n=0、5、10、15)耦合作用下砂岩试件的物理、动态力学试验,并借助红外热成像技术进一步评定了砂岩的损伤表现。研究表明：酸性溶液和干湿循环的耦合作用使试件孔隙的发育得到加速;但15次循环之后,试件孔隙率的增长速度放缓。砂岩的峰值应力与弹性模量在干湿循环10次后,劣化现象最为明显。并随着干湿循环次数的增加,主应力面与破裂面的夹角逐渐增大,试件破坏形式由脆性破坏向塑性破坏转变,红外热成像技术佐证了砂岩在受酸碱循环作用下试件内部发生的损伤,并根据热成像技术可进一步评定砂岩损伤表现。研究结果对隧道掘进、巷道开挖、地铁和水下工程等施工作业提供参考和借鉴。     

种植密度和施氮量对鲜食糯玉米果穗性状的影响研究

采用裂区设计研究了不同种植密度和施氮量对鲜食糯玉米果穗性状的影响,结果表明,随种植密度提高,鲜食糯玉米果穗长度有所下降,果穗直径显著变小,果穗行粒数降低,秃尖长度逐渐增加,单果穗鲜重显著下降,但果穗籽粒行数和穗轴直径与种植密度无关。果穗长度、果穗籽粒行数、穗轴直径、单穗重均以中等施氮量最大,果穗秃尖度以中等施氮量最低。种植密度和施氮量对果穗主要性状也有明显的交互效应。