珍珠母堆垛微结构的力学性能和热稳定性

一直以来,软体动物贝壳内的珍珠母因为其由文石片和片间有机基质薄层堆垛而成的微结构及其卓越的力学行为而广受关注,但对贝壳珍珠母的多级结构,尤其是其中的两级有机基质结构的力学功能研究甚少.本文通过机械载荷和温度载荷组合来研究皱纹盘鲍（Haliotis Discus Hannai）贝壳内的珍珠母的结构和力学特性关联.发现文石片层间的有机基质的热解有效降低了珍珠母堆垛微结构的强度和韧性,并在250℃时使珍珠母的层叠堆垛结构完全崩溃,此时有机基质的热解量约为1.7wt%,仅为有机基质总量的40%.而力学性能试验比较发现,珍珠母堆垛微结构的热稳定远低于其基本组成单元——文石片纳米复合结构.另外,尽管有机基质薄层的黏着作用对珍珠母的力学性能具有积极意义,但珍珠母微结构本身的逐层交错堆垛设计机制是影响其刚度的决定性因素.     

二维多晶体材料微结构的力学响应计算

为了研究二维多晶体材料微结构细观尺度的力学性能和失效行为,将材料微结构细观力学响应的数值计算建立在材料微观组织结构的代表性体积单元(RVE)上.利用已开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出二维多晶体材料微结构模型,采用C程序设计和Python脚本语言混合编程的方法,开发出用于材料微结构有限元网格划分与细观应力响应计算的软件AutoRVE,这对评估微裂纹的启裂、扩展,预测复合材料微结构材料损伤后的材料性能,推演微结构"虚拟失效"行为具有指导意义.     

贝壳珍珠母多级结构的化学-力学稳定性

我们从化学稳定性与化学功学耦合的新角度讨论贝壳珍珠母的多级结构及其力学性能。通过化学脱蛋白、脱矿方法与先进的微纳表征技术相结合,发现皱纹盘鲍（haliotis discus hannai）贝壳珍珠母首先是由形状不规整的文石片与有机基质薄层逐层堆垛而成的微结构;其次基本组成—文石片又是由纳米颗粒和片内有机基质网构成的纳米复合结构,其中不同文石片内的颗粒的平均直径及有机基质网的分布都有很大的差异。虽然氢氧化钠溶液对片层间和片内有机基质网都有脱蛋白作用,但是单个文石片的化学稳定性比由其构成的堆垛微结构高得多。进而对氢氧化钠处理后的珍珠母微、纳两级结构分别进行宏观弯曲实验和纳米压痕实验后发现,两者的杨氏模量均出现下降,但是前者的降低幅度更为显著。因此,文石片纳米复合结构比由其构成的堆垛微结构具有更好的化学-力学稳定性。     

基于Cosserat弹性理论的直接均匀化方法

运用细观力学中的直接均匀化方法研究了具有周期微结构的非均匀材料的均匀化问题,得到了基于Cosserat理论的直接均匀化方法,并对具有周期微结构的非均匀材料的平面问题进行了研究,研究结果验证了均匀化方法的正确性.     

概率微结构理论——固体力学和材料科学的结合点

首先列举事实说明现在研究固体力学行为时,越来越有必要来考虑材料的微结构,目前固体力学工作者考虑材料微结构的主要流派,它们的共同点和存在的问题,概率微结构理论及其困难,对前景的展望.     

二维复合材料微结构的力学响应计算

复合材料的力学响应数值计算对于多元多向异质体材料微结构的"性能导向型"设计、材料微结构失效的评估与预测具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出二维复合材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于复合材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,从而有效地实现二维复合材料微结构的细观应力响应计算.     

三维复合材料微结构的力学响应分析

复合材料的力学响应数值计算对于多元多向异质体材料微结构的"性能导向型"设计、材料微结构失效的评估与预测具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维复合材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于复合材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,从而有效地实现三维复合材料微结构的细观应力响应计算.     

短纤维复合材料的细观力学模型研究

复合材料的微结构对其性能和破坏模型具有重要作用。选择了５种典型微结构模型，计算了它们的弹性、弹塑性性能和三轴张力和三轴张力，定量地分析了复合材料微结构与宏观性能及破坏模型之间的依赖关系。所得结构对材料的力学原理设计具有指导意义。     

三维多晶体材料微结构的力学响应计算

材料微结构细观力学响应的数值计算对于识别"材料结构弱点",评估微裂纹的启裂、扩展,预测微结构材料损伤后的材料性能,推演"微结构虚拟失效"行为具有重要的意义.利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维多晶体材料微结构的代表性体积单元,通过C语言程序设计、Python脚本语言混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,从而有效地实现三维多晶体材料微结构的细观应力响应计算.     

国内科技期刊亮点

混凝土材料在冲击中的力学特性混凝土材料冲击特性响应是一个非常复杂的过程,不仅涉及材料内部微结构损伤缺陷(微裂纹和微空洞等)的演化发展,而且还涉及材料应变率敏感效应和静水压力相关性的影响。