bcc Fe中<100>刃型位错上扭折的分子动力学模拟

使用分子动力学方法, 建立了对应于<100>{010}和<100>{011}刃型位错上的两种扭折模型, 并计算了两种类型扭折的形成能、迁移能及宽度. 计算结果表明, 扭折结构依赖于位错类型及位错芯区原子的格位能. 分析这些计算结果发现, <100>{010}刃型位错上的扭折既难以形成,又难以迁移; <100>{011}刃型位错的运动主要是通过扭折的成核, 而不是扭折的迁移.     

金属表层稳定位错组态

根据位错能量理论计算了金属表层位错的稳定组态, 结果表明金属表层稳定的位错组态只受柏氏矢量的影响, 并表现为位错线在接近与自由表面垂直的有限范围内变动.     

加工硬化材料裂纹尖端塑性区的位错分布

由于裂纹尖端塑性区的位错分布与材料的断裂密切相关,它引起了人们的极大兴趣。人们在处理裂纹尖端塑性区的位错分布方面已进行了大量的工作。最近,Ellyin和Fakinlede采用非线性的位错模型讨论了加工硬化材料的裂纹尖端塑性区的位错分布。但由这个模型得到的位错均为正位错,且位错分布函数D(u)随x单调变化,这和实验结果不一致。龙期威用修正的BCS模型讨论了线弹性裂纹尖端塑性带的位错分布,发现在裂纹尖端塑性     

MnS粒子对Fe-3%Si合金晶界迁移的影响

统计观察了热变形Fe-3%Si合金中MnS粒子在900℃的析出行为, 并利用过饱和固溶体中第二相粒子析出模型计算了MnS粒子的位错析出与晶界析出的相对关系; 观察和计算都表明, MnS析出以位错形核为主. 在二次再结晶过程中, 晶界上MnS析出粒子的粗化过程决定了晶界的可迁移性; 但在晶粒尺寸效应之外, 晶界两侧晶粒内位错析出MnS粒子密度的差异对晶界迁移的方向也发挥了决定性作用. 观察发现, 迁移晶界两侧晶粒内往往显示出不同的MnS粒子密度, 而晶界则倾向于向粒子密度较低的一侧迁移. 不同取向晶粒内的位错密度等因素会影响到析出粒子的密度, 高粒子密度的Goss取向晶粒易于长大.     

离散位错动力学算法及其在材料塑性行为模拟中的应用

晶体材料的塑性变形由位错的运动演化而引起.离散位错动力学(discrete dislocation dynamics, DDD)通过直接模拟大量位错的演化而研究材料的塑性变形,因此能够揭示材料微结构-位错微结构-塑性力学行为之间内在的物理关联,并能够自然而然地捕捉塑性变形微米/亚微米特征尺度下本征的尺度效应.它所能模拟的尺度介于微观分子动力学模拟和宏观有限元模拟之间,在多尺度算法中起到承上启下的作用.本文首先系统地发展、完善和丰富了离散位错动力学-有限元(finite element method, FEM)叠加算法、DDD-FEM直接耦合算法(discrete-continuous method, DCM)以及离散位错动力学-扩展有限元(extended finite element method, XFEM)耦合算法等框架体系.在此基础上,利用这些方法对单晶镍基高温合金的塑性变形机理、晶体材料的断裂和损伤变形行为以及塑性行为的微尺度和微结构效应3个方面开展了系统的研究.所得模拟结果指导了基于微结构和位错机制的单晶镍基高温合金晶体塑性本构模型的建立,丰富和加深了人们对材料强化、循环塑性、断裂、损伤、尺度效应和微结构效应的认识.此外,离散位错动力学可进一步应用于诸如高温、高压、高应变率、化学腐蚀环境、高辐照等极端条件下晶体材料塑性行为的研究,是材料力学行为多尺度模拟研究中的重要一环.     

浅水非线性波的演化方程

在浅水模式的水波变分方程中,引进非线性效应的二次项;利用多时间尺度方法,体现浅水波的弱色散效应;并根据变分原理,导出了波动随时间的演化方程。结果表明：浅水波的非线性演化与许多其他类非线性振动现象一样,以Ｄｕｆｆｉｎｇ方程做为该模式的代表方程。     

氢致微裂纹形核的透射电镜原位观察

310稳定型奥氏体不锈钢在严重电解充氢后能产生氢致滞后断裂.当氢含量较高K_I较低时,断口形貌由原来的韧窝变为准解理.奥氏体不锈钢缺口试样在充氢时,缺口前端的塑性区及其变形量能随着充氢时间增长而不断增大,即氢促进了位错的增殖和运动,当这种氢致局部塑性变形发展到临界值时便引起氢致裂纹的形核.这表明,氢致脆性裂纹是以位错的增殖和运动为先决条件的,但细节并不清楚.本文将通过充氢薄膜试样在透射电镜(TEM)中进行原位拉伸,研究氢致裂纹形核和位错发射及运动之间的关系;并和不含氢试样的类似研究进行对比,以揭示两者间的本质区别.     

高温退火对物理提纯多晶硅位错密度及其电学性能的影响

对纯度约为99.999%的物理提纯多晶硅片进行不同高温退火工艺热处理, 经机械抛光和表面刻蚀后再用扫描电子显微镜(SEM)观察硅片内部位错密度变化情况, 并通过WT2000少子寿命测试仪和双电四探针测试仪测试其少子寿命和电阻率变化情况. 结果表明, 在1100~1400℃之间退火6 h的情况下, 随着退火温度的升高, 物理提纯多晶硅片内部位错密度逐渐减小甚至消失, 然而硅片少子寿命和电阻率等电学性能不但没有随着位错密度的减小而提高, 反而呈现逐渐降低的趋势. 这一现象说明对于杂质含量高的低纯度物理提纯多晶硅片来说, 位错密度并不是影响材料对载流子复合性能高低的决定性因素, 高含量的杂质以及杂质在晶体内部造成的微缺陷(包括间隙态或替位态杂质以及纳米级杂质沉淀)才是决定其少子寿命等电学性能的主要因素.     

基于流体动力学理论的颗粒物质本构关系

利用流体动力学(hydrodynamic)方法, 普通固体的弹性理论能自然地推广到颗粒物质, 从而得到一组可用来具体计算包括应力、变形、能量、能流、热产生等所有物理量在内的完备偏微分方程. 特别地, 它们能确定具有重要工程意义、至今尚未完全建立的颗粒物质本构关系. 本文具体推导了这个本构关系的一般热力学表达式. 结果显示, 即使在自由能模型和耗散系数都比较简单的情况下, 本构关系也是非常复杂的非线性关系, 有繁多的关于应力、速度、密度等变量的空间导数项. 因此, 直接从实验数据建立严格的, 特别是非均匀情况下的本构关系将是一件非常困难的事情.     

空间曲线的演化与孤立子方程

利用so(3)与su(2)代数及群的关系,建立空间曲线演化与孤立子方程的联系,从而得到空间曲线演化的解的解析表达式。 1 问题的提出 在初等微分几何中,当给定空间曲线的曲率x(s),挠率τ(s)后(s是自然参数),曲线由Serret-Frenet方程描述,     

存在刚性第Ⅱ相时裂纹尖端塑性带的位错分布

一、引言 最近,电子显徽镜观察到在裂纹尖端和塑性带的位错塞积之间存在一无位错区(DFZ)。Shang和Ohr,Majumdar和Burns用DFZ模型讨论了各向同性弹性介质裂纹尖端的塑性带问题。我们知道刚性第Ⅱ相的存在不会引起多大的应力集中,更不会导致微观开裂。它可以提高材料的承载能力。所以有必要对刚性第Ⅱ相存在时裂纹尖端塑性带问题进行讨论。     

光度函数之测距功能

光度函数是天文学上特有的一种函数关系,它描述了某一类天体(或天体系统)在内禀光度上的分布形式.光度函数除了用于探究天体系统的总体物理性质,并进而讨论其形成机制和演化规律外,还可用来测定河外星系的距离.     

工程设计的偏微分方程描述系统非线性的数学与工程基础简要

从数学与工程两方面概述分析工程设计的动力系统与其描述偏微分方程的非线性问题的理论与技术基础简要.论及微分方程概念、类型及一般形式,微分方程与动力系统的关于线性与非线性的形式及实质关系、非线性判定,线性与非线性方程的解,工程问题的方程近似解,线性与非线性系统特点,混沌等非线性及复杂性问题的处理等方面,可作为现代工程设计计算的理论与技术基础的简要参考.     

利用GPS 位移反演日本Mw 9.0 仙台地震及Mw 7.9 强余震静态位错模型

基于GPS 观测的M_w 9.0 日本仙台地震同震形变及震后8 h 的地表形变, 考虑分层介质模型的影响, 反演了主震及震后8 h 的断层的位错分布. 结果显示, 主震位错对应的矩震级为M_w 8.98, 最大同震位错量可达23.3 m, 在震中区显示出纯逆冲特性, 震中两侧断层错动显示出一定的走滑分量. 另外, 约90%的地震能量发生在40 km 深度以上. 而由震后8 h 的地表形变反演的结果显示, 这一期间释放能量约相当于一个M_w 8.13 的地震, 位错主要分布在主震破裂的西南区域, 最大位错量约1.5 m, 破裂峰值区与M_w 7.9 强余震有明显的对应关系, 暗示震后8 h的断层错动主要是由M_w 7.9 强余震引起的. 另外, 主震破裂的深部延伸面在震后0.2~0.4 m 的滑动可能主要是无震余滑.     

破碎区水体掺气特征及空隙率分布规律

为了解破碎区水体掺气过程中空隙率的分布及其与波浪要素之间的关系,基于波浪水槽实验,通过高速摄像机和气泡测量系统分别记录了卷破波作用下破碎区内水体掺气过程和空隙率时空分布,着重分析了影响空隙率分布的主要因素.实验结果表明:空隙率的分布与水深、波浪特征指标以及与破碎点的距离有关;讨论了空隙率的时均分布特征,引入C_0和k_1两个经验参数建立了其函数关系表达式,并通过实验数据进行拟合反推得到参数k_1与波高成反比、C_0是波陡、相对水深、无量纲水平位置的函数.基于拟合公式分析了各要素与空隙率之间的关系,得到本实验条件下水面处最大的空隙率接近20%,气泡最大穿透深度接近静水面下5cm;破碎区域内空隙率随水深的增加呈e指数的函数关系衰减.研究结果能较好地用于预测破碎区空隙率的分布,为深入研究波浪破碎作用下气泡输运机制提供参考.     

建筑物非线性变形动态预测的数据机理:自记忆模型

综合考虑建筑物沉降变形时间序列的单调增长的特殊性和非线性特征,利用动态数据反演建模方法和自记忆性方程,提出了一种随机与动力相结合的建筑物非线性变形预测的数据机理:自记忆模型.该方法将观测到的建筑物沉降位移时序数据视为描写建筑物变形非线性动力系统的特解,运用反演动力模式方法导出系统的微分方程,通过引入记忆函数,将制约动力系统的微分方程推演成一个差分-积分方程,从而建立建筑物沉降非线性变形预测的动力系统自记忆模型.由于该模型用历史资料估计记忆系数,蕴含了历史资料中对预测有用的信息,所以能很好地预测出系统极值,克服了以统计为基础的预报模型在做多步预测时预测值偏向平均值的缺点,较以往单一的确定论或随机统计论预测方法具有更高的拟合精度和预测准确率.将该方法用于实际工程建筑物沉降变形预测,证明了该模型的有效性及可行性.     

Morse势函数与铁单晶临界切应力的温度依赖关系

在以往的钼单晶工作报告中,我们利用杂质原子和位错中心原子成键的概念,使用Morse势推得的重要结论之一是:体心立方金属临界切应力的温度依赖关系应该表现为Morse势特点的复杂函数关系;在合适的温度范围内(约在100°K—500°K之间)则近似为指数规律。关于后者,已经指出,和我们钼单晶实验结果符合。复杂函数和指数关系在极低温度附近(<100°K)偏离较大。因此把理论分析结果和包括有极低温度附近临界切应力     

杭州湾潮流中湍应力和拖曳系数估算的三种方法

测量和估算湍应力的主要方法之一是利用潮波支配方程。根据杭州湾的实际情况,我们采用了三种方法,得到了较一致的结果。第一种方法直接利用动量方程。第二种方法是将动量方程在一个海区上积分,得出应力项在全域上的总体估计值。第三种方法是利用能量方程,得出拖曳系数估计值。本文所用的第一种方法是Bowden等及wolf所用方法的一个直接的推广;第三种方法的应用最早可追溯到Taylor;第二种方法则是这里首次提出的。     

超声速混合层密度场测量与近似重构

利用纳米示踪粒子研究了超声速混合层的密度场结构.探讨了基于实验图像的密度场校准方法,采用斜激波实验校准了示踪粒子浓度与当地流场密度之间的关系.针对混合层流动图像的实际特征,校准了光强分布不均匀对密度场测量的影响.以对流马赫数0.12混合层为研究对象,测量得到了相应的密度场结构.根据混合层展向结构的涡结构特征和流向的密度场分布,近似重构了超声速混合层的密度场,所得到的密度场结构较好地反映了混合层流动的三维特征.     

地球系统演化自组织理论与热动力模式

地球演化遵循特殊的非平衡、非线性物理学原理.地球之所以摆脱了行星共有的归宿——非平衡定态,跃迁到一个充满希望的非线性世界,是由于地球体系曾发生过一次来自内部的、随机的巨涨落。这次决定地球命运的巨涨落就是原始CO_2大气自发液化事件(干冰事件).建立在非平衡热力学理论和干冰假说基础上的地球系统演化理论与模式,使许多地球问题和复杂现象获得解释,同时也成功地建立了完整的地球演化重要事件的时间序列.