二维X射线衍射仪测试材料在不同物理场下微观结构的演变

利用二维X射线衍射仪测试高分子材料和金属材料的晶体取向结构和在不同物理场下物相的演变情况,从而为研究材料结构对性能的影响以及材料性能的定制加工提供实验测试方法。采用自主研发的同步拉伸仪对样品进行拉伸,原位在线研究高分子样品晶区取向结构在应力场下的变化;采用程序控温热台研究金属材料的物相在温度场下的演变过程。     

不同尺寸混凝土试件受压状态下超声波传播特性研究

研究了不同尺寸混凝土试件在单轴压应力作用下,超声波波速的变化规律.试验所用试件有3种:采用大坝原级配最大骨料粒径为80 mm的棱柱体试件以及相应的湿筛混凝土试件,尺寸分别为25 cm×25 cm×50 cm、15 cm×15 cm×30 cm、10 cm×10 cm×20 cm.通过试验首先得到了加载过程中波速变化与应力水平的关系,然后基于超声波波速定义了损伤变量以评价加载过程中混凝土的损伤程度,并且根据试验提出了一种使用超声波法估测复杂应力下混凝土裂缝开展的方法.试验分析表明,混凝土内超声波衰减规律与骨料尺寸和数量以及试件尺寸等因素有关,所得结论对于评估大体积混凝土结构在复杂应力条件下损伤演变具有一定的应用价值.     

一种基于虚拟材料参数的车身刚度匹配设计方法

传统的承载式客车车身普遍存在着左右两侧车身严重不对称,而车身载荷近似对称分布的问题.针对这一问题,本文结合车身左右侧性能互补的设计思想,初步提出一种基于虚拟材料参数的车身刚度匹配设计方法.以某待开发车型为载体展开研究,首先对整车结构进行了左右两侧的模块化分组,并通过调整材料参数给出车身单侧弯曲刚度的计算方法;然后通过对车身左右两侧杆件的结构布置与尺寸参数进行优化调整,对车身左右两侧结构进行性能互补的刚度匹配设计;最后通过分析对比匹配前后的车身各项性能,检验了此设计方法的正确性,并总结了该设计方法的具体流程.     

Bi3.15Nd0.85Ti3O12陶瓷的铁电介电性能研究

采用传统固相反应法制备了Bi3.15Nd0.85TiO12(BNdT)陶瓷.在1 100℃烧结的BNdT陶瓷呈层状钙钛矿结构,致密,晶粒呈扁平状.该陶瓷表现出良好的铁电介电特性,其电滞回线对称,在210 kV/cm测试电场下,剩余极化2Pr和矫顽场Ec分别为45 μC/cm2和67.6 kV/cm.在室温f=100 kHz时,εr=221,tgδ=0.0064.变温介电测试表明居里温度在408℃左右,这一较宽的相变峰,可能是由于氧空位产生的介电弛豫引起的.漏电流测试表明,BNdT陶瓷在低于230 kV/cm电场下,漏电流密度保持在7.5×10-7 A/cm2以下,在低于75 kV/cm电场下,该陶瓷呈现肖特基(Schottky)导电行为.     

质子辐照对2Cr13不锈钢的作用机理研究

该研究以航天机构常用材料2Cr13不锈钢为对象,在980℃油冷淬火后与600℃和700℃回火的两种热处理工艺以及在2×1014质子/cm2、2×1015质子/cm2、2×1016质子/cm2三种累积注量的条件下,开展了质子辐照试验研究。分析了2Cr13不锈钢经不同累积注量质子辐照后,材料的微观组织结构、表面硬度、力学性能、拉伸断口附近的变形行为。用纳米机械试验仪测试了经质子辐照后的摩擦系数以及纳米划痕相貌特征及其摩擦学特性。在该试验研究中发现,对于相同质子辐照条件下的2Cr13不锈钢,其表面硬度和摩擦系数的变化与热处理的回火温度关系甚大,在较高温度回火时表面硬度的降低和摩擦系数的的变化均比较低温度回火时表现的明显,这可能是由于在较高的温度下回火,使动态回复再结晶过程的晶粒尺寸变大有关。这个试验结果对航天机构的制造加工具有重要的指导意义,即通过控制合理的热处理制度,可以使航天机构的材料获得更好的综合性能,有利于改善和提高航天机构的可靠性和寿命。     

尺寸不规则度梯度分布参数对泡沫金属单轴拉伸力学性能的影响研究

采用数值模拟的方法,定量研究了尺寸不规则度参数为连续梯度分布时,泡沫金属在单轴拉伸下的力学性能;通过对比形状不规则度相同但尺寸不规则度不同的模型结果,明确了尺寸不规则度是影响泡沫金属力学性能的重要因素。结果表明,不规则度连续梯度变化的3D Voronoi模型是横观各向同性材料,单轴拉伸时胞孔局部变形显著;梯度参数影响梯度方向和非梯度方向的力学性能,且对梯度方向的单轴拉伸屈服强度和破坏强度尤其突出,呈二次函数关系,存在最优解。通过对比尺寸不规则度不同但形状不规则度相同的3D Voronoi模型单轴拉伸力学性能,发现梯度方向比非梯度方向的屈服强度和破坏强度受尺寸不规则度的影响更明显,不同于单轴压缩,尺寸不规则度参数是影响单轴拉伸力学性能的重要细观结构参数。对细观结构对多胞材料力学性能的影响研究进行了完善,有助于多胞材料的优化设计。     

美利奴羊毛高速拉伸性能的研究

美利奴羊毛高速拉伸性能几乎没有系统的研究报道．作者研制了一台能直接测定美利奴羊毛高速拉伸性能的装置，介绍了测定方法．该装置的测试结果表明，随着拉伸变形速率增大，美利奴羊毛的杨氏模量和断裂强度增加，断裂伸长降低．不过，当拉伸变形速率高于２×１０５～４×１０５％／ｍｉｎ的某一临界值时，变化趋势变得非常平缓．因止，用应变临界值下的纤维拉伸性能可估计更高变形率下纤维的拉伸性能．     

上弦杆截面变化对拱式渡槽结构受力性能影响研究

为明确上弦杆截面变化对拱式渡槽结构受力性能的影响,优化拱式渡槽结构上弦杆截面尺寸。文中以一跨度40 m,矢高7.4 m的上承式空腹桁架拱式渡槽为研究实例,利用三维有限元软件MIDAS/CIIVL建立上弦杆不同截面尺寸的空腹桁架拱模型,分析上弦杆截面尺寸变化对该拱式渡槽支撑结构体系——上承式空腹桁架拱各组成杆件受力性能的影响。结果表明:上弦杆截面尺寸变化对其自身、拱脚、下弦杆的变形、应力等受力性能有较大影响,对渡槽整体结构的稳定性影响也较大,对支撑结构其他组成构件的受力性能影响较小。在满足混凝土抗拉、抗压强度设计规范的基础上,为使该渡槽结构既安全又经济,建议选用上弦杆截面尺寸为30 cm×45 cm的方案较为合理。     

低热膨胀PVDF/PA11/SiC纳米复合材料的结构与性能研究

具有高度尺寸稳定性的聚合物材料在众多领域有着广泛的应用前景.文章以PVDF/PA11共混物为基体、以纳米SiC为填料制备具有低热膨胀性的三元高分子纳米复合材料,系统研究了纳米SiC对PVDF/PA11共混物结构和性能的影响.结果表明:通过熔融共混制备的该三元复合体系具有独特的阶层式构造,在PVDF和PA11这两相结构中,纳米SiC只选择性地分散在PA11相中,而PVDF相中分散有少量PA11的纳米微区;同时,SiC的加入也可引起PVDF/PA11共混物结构的变化.尤为重要的是,纳米SiC能有效的降低共混物的热膨胀性能,提高材料的拉伸强度和拉伸模量.     

2H-SiC体材料电子输运特性的EMC研究

目的　对2H SiC体材料的电子输运特性进行研究。方法　在最新能带结构计算的基础之上,采用非抛物性能带模型和多粒子蒙特卡罗(EnsembleMonteCarlo,EMC)方法。结果　计算表明:低场下,温度一定时,2H SiC纵向电子迁移率比4H SiC和6H SiC都高,横向迁移率则较为接近。296K时,由EMC方法得到的纵向电子饱和漂移速度为2.2×107cm/s,横向电子饱和漂移速度为2.0×107cm/s。当电场条件相同时,2H SiC同4H SiC以及6H SiC中的纵向电子平均能量相差较大。在阶跃电场强度为1000kV/cm时,其横向瞬态速度峰值可达到3.2×107cm/s,反应时间仅为百分之几皮秒量级。结论　可以被用来设计SiC器件和电路。     

PTMC-LLA共聚物及PLGA纤维增强PTMC-LLA共聚物的力学性能和降解行为

通过开环聚合合成了PTMC-LLA共聚物并采用PLGA纤维增强制备了新一代生物可降解心血管支架材料.使用1 H NMR、GPC和DSC等仪器分析了PTMC-LLA共聚物的化学结构和性能,采用静力拉伸测试了共聚物及其增强材料的拉伸强度.力学测试结果显示,通过PLGA纤维增强,得到了拉伸强度为46MPa的复合材料,可作为支...     

微小型红外光栅光谱仪光学系统的设计与优化

光学系统是微小型光谱仪的核心部分,光学系统的设计质量将直接影响微小型光谱仪的性能.本文利用Zemax光学软件,对具有不对称Czemey-Turner结构的光栅光学系统进行设计与性能分析,并通过优化建立了满足要求的光学结构,该结构能实现波长范围为3-5μm的光谱检测,最小分辨波长间隔可小于50nm,光学系统特征尺寸小于10cm.本研究为微小型红外光谱仪的研制提供了前期理论基础与设计参考.     

金刚石聚晶薄膜制备及其电子场的发射性能

微波等离子体化学气相沉积是制备微/纳米结构的方法之一,使用该方法在陶瓷衬底上制备微米金刚石聚晶材料薄膜。利用扫描电子显微镜表征了材料的表面形貌,单元尺寸一致,分布均匀。使用X射线衍射和拉曼光谱分析了薄膜的结构,测试了薄膜材料的电子场发射性能。数据表明:制备的薄膜材料开启电场为1.25V/μm,在2.55V/μm的电场下,其电子场发射电流密度达到6.3mA/cm2。     

Se/N-掺杂荧光碳点的制备及其荧光性能研究

该文依托四川大学化学专业综合训练平台,结合纳米材料的结构特点和光学性质(荧光光谱和紫外-可见吸收光谱)等专业知识背景,开展了"Se/N-掺杂荧光碳点的制备及荧光性能研究"综合实验设计。通过实验设计和实验过程,帮助学生深入了解纳米碳材料的结构与光学性能之间的关系以及合成过程对材料性能的影响。综合实验不仅可以夯实测试仪器的相关基础知识、提高操作技能,而且全方位培养学生的综合素质、创新意识和能力。     

在Poiseuile流场下的FMP效应的动力学

以通过FMP(flow-modified permittivity)效应修正的静电极化模型为基础,采用分子动力学方法,模拟了电流变液在poiseuile流动场下的情况.进而分析了在流场下FMP效应对电流变效应的影响.仿真结果表明:在压力梯度作用下,相对于无压力梯度作用时,电流变液体终态结构有所改变(不规整),并且电流变液体结构演变时间也受到了影响;通过分析不同弛豫时间下,剪切应力与压力梯度的关系曲线,发现电流变效应的强度与粒子极化的弛豫时间关系密切,对于同种电流变液材料,应该有一最佳介电松弛频率.     

新的缺口试样尺寸系数经验公式

为了全面分析缺口试样尺寸效应,对两种材料(45#和Q235钢)的缺口板试样进行循环拉伸作用下的疲劳性能试验.结果显示:几何相似试样的缺口形状对疲劳寿命影响很小,可以忽略不计;除应力梯度外存在厚度效应,即该方向尺寸具有一个临界值,超过此值时会导致疲劳寿命下降.通过引入表征尺寸变化对疲劳性能影响的特征参量L/G珔,对几何相似试样的疲劳强度测试结果进行曲线拟合,并与采用Peterson法得到的计算值比较,发现文中提出的疲劳强度拟合表达式更有效.最后,根据疲劳强度表达式和尺寸系数的定义得到了拉伸作用下缺口试样尺寸系数的经验公式,该公式与实际情况吻合良好.     

石墨烯薄膜拉伸性能的分子动力学模拟

通过分子动力学模拟,对单层和多层石墨烯薄膜在两个方向上的拉伸力学性能进行了研究,得到了相应的应力-应变关系以及拉伸破坏形态.对单层石墨烯薄膜,研究了薄膜尺寸对其拉伸性能的影响;对多层石墨烯薄膜,研究了薄膜尺寸相同时层数对其拉伸性能的影响.结果表明:单层石墨烯薄膜两个方向的弹性模量分别为1078.02GPa(扶手椅型)和1041.53GPa(锯齿型);在拉伸线弹性变形阶段,单层石墨烯薄膜是各向同性的,且薄膜尺寸变化对单层石墨烯薄膜拉伸性能的影响不大;多层石墨烯薄膜在拉伸过程中的应力-应变关系与单层石墨烯薄膜类似,且在拉伸线弹性变形阶段表现出比单层石墨烯薄膜更为明显的各向同性;扶手椅型石墨烯薄膜的破坏从一侧边缘开始,并沿45°方向向薄膜内部延伸,锯齿型石墨烯薄膜的破坏从两侧边缘开始,对称地向内部延伸.     

基于渐进损伤理论的复合材料挖补修理结构静拉伸强度数值分析

为研究复合材料挖补修理结构的性能,依据三维渐进损伤理论,使用ANSYS软件建立了复合材料挖补修理模型,根据Tserpes失效准则分析模型中单元的破坏情况,模拟了材料失效时的损伤扩展过程,对挖补结构的静拉伸失效强度进行了预测,并探究了挖补尺寸、胶层厚度和挖补角度等参数对静拉伸强度的影响。其中在挖补角度分析中,分别研究了挖补孔上、下表面尺寸一定时挖补角与强度的关系。结果表明,挖补结构的挖补孔越小,胶层厚度越薄,修复效果越好。挖补角度较大时,胶层会提前发生失效,使修补结构失去完整性,所以挖补角选择4°～6°为宜。     

聚苯乙烯/碳纳米管复合材料的力学性能与结构

研究了聚苯乙烯／碳纳米管复合材料的力学性能，探讨了该材料的微观结构与性能之间的关系，结果表明，在碳纳米管加入量为1.0%时，复合材料的拉伸强度和冲击韧性较高，综合性能达到最佳，此时，碳纳米管在基体中呈纳米级分布，而且碳纳米管对苯乙烯的聚合过程没有阻碍作用。     

磁记忆信号的量化描述

采用描述材料内部磁化强度的改进的J-A理论用于分析磁记忆现象,然而磁记忆信号反映材料的表面磁场,建立这两者之间的关系。首先,设计拉伸疲劳实验研究损伤区域的磁记忆信号分布及变化特征;然后,根据实验结果建立磁偶极子模型描述材料表面散射磁场;之后,通过改进的J-A理论建立散射磁场与材料内部磁化参量M0的关系,量化描述磁记忆信号。研究结果表明:条形损伤集中区域成为内部磁源,向外散射磁场;试件外某点的散射磁场由损伤集中区域的磁荷密度和尺寸、裂纹的磁荷密度、裂纹的尺寸和位置,以及该点所处的位置确定,并随磁荷密度及裂纹尺寸变化;损伤集中区域的磁荷密度与M0呈线性关系,裂纹的磁荷密度与M0呈线性关系、并与裂纹尺寸有关;磁偶极子模型描述的试件表面磁场的分布及分布变化特征符合实验测量结果,并可根据改进的J-A模型推得疲劳过程中磁记忆信号与应力、材料损伤情况、裂纹影响因子之间的量化关系式。