Experimental-study on the criteria and mechanism of spallation in an aluminum-alloy

In this paper, a damage function defined by the residual strength of spalled specimens of an aluminium alloy is given to characterize the spallation of the material. Based on this function a simple method for continuously describing the spallation may be developed. Stress wave profiles showing the signal of spallation were successfully obtained with carbon gauges. Microscopic observations of the spalled aluminium alloy specimens reveal that the nucleation of spallation initiates from cracking of the second phase particles. Spallation is a process of crack nucleation, growth and coalescence to final, complete disintegration.

太阳风动量涨落激发磁层亚暴的机制

本文将太阳风涨落传输能量产生磁层亚暴的机制推广到无碰撞等离子体过程。太阳风的涨落在磁层顶激发压缩阿尔文波,并在磁尾的无碰撞等离子体中传播。尾瓣中满足条件β<<1,而等离子体片中β≥1,其中β为等离子体压力与磁压之比。这样,快磁声波在尾瓣中几乎不衰减,而在等离子体片中很快衰减,将波动能量耗散在等离子体片中使等离子体加热或者粒子加速。这种机制还表明,磁尾等离子体片中的高能粒子可以由太阳风涨落动能耗散而被加速,不一定是直接源于太阳。

Microcracks Propagation in One Al/SiCp under Impact Loading

Numerous microcracks propagation in one metal matrix composite, Al/SiCp under impact loading was investigated. The test data was got with a specially designed impact experimental approach. The analysis to the density, nucleating locations and distributions of the microcracks as well as microstructure effects of the original composite was received particular emphasis. The types of microcracks or debonding nucleated in the tested composite were dependent on the stress level and its duration. Distributions of the microcracks were depended on that of microstructures of the tested composite while total number of microcracks in unit area and unit duration, was controlled by the stress levels. Also, why the velocity was much lower than theoretical estimations for elastic solids and why the microcracks propagating velocities increased with the stress levels' increasing in current experiments were analysed and explained.

微重力下固体扩散火焰特征研究

该文利用数值模拟和理论分析的方法,研究了微重力下环境气体中的惰性气体辐射再吸收特性和环境压力等参数对火焰沿薄燃料表面传播的影响,以及微重力下水雾对固体扩散火焰的抑制,并对静止微重力下的驻火焰存在条件进行了分析,得到了如下主要结论:1.惰性气体对火焰传播有重要的影响.当惰性气体为N<,2>时,导热是火焰向燃料表面传热的主要形式.火焰传播存在冷熄控制区,在此区域内,火焰传播速度随着环境气体流速的增大而增大.当惰性气体为CO<,2>时,在小空气流动速度下,火焰向燃料表面的热辐射和热传导在火焰传播机理中几乎具有同等重要的作用,但随着空气流动速度的增大,导热逐渐成为火焰传播的主要驱动力.2.当惰性气体具有不同辐射特性时,环境压力对火焰沿燃料表面传播的影响具有不同的特征.当惰性气体为N<,2>时,在较小的环境压力下,火焰向燃料表面的热传导是火焰传播的主要驱动力.但随着环境压力的增大,火焰传播速度逐渐增大,火焰对燃料表面的热辐射逐渐成为火焰传播的主要驱动力之一.3.在正常重力环境中,自然对流不利于水雾灭火,水雾对燃料表面的冷却降温是水雾灭火的主要机理.而在微重力环境中,自然对流的消失增强了水雾对固体扩散火焰的抑制作用.水雾不仅能通过润湿燃料表面抑制火焰的传播,而且也可通过气相区域的吸热效应、稀释效应和化学反应链终止效应对火焰传播产生较强的抑制作用.4.空气流动强化燃烧,减少水雾在火焰锋面的蒸发量,使水雾对燃烧的抑制作用减弱.5.在微重力下,水务直径越小,水雾对火焰的抑制作用越强.在远离灭火浓度的情况下,可以通过减小水雾直径的方法增强对燃烧的抑制,但效果有限.6.球形物体在静止环境中燃烧时,存在两个使火焰熄灭的极限直径.当直径小于小的极限直径时,火焰由于质量扩散和能量扩散而熄灭;当球体直径大于大的极限直径时,火焰由于辐射损失而熄灭.7.在静止微重力环境中,无论环境气体中的氧浓度有多高,无限长圆柱形燃料燃烧不可能形成稳定的柱面扩散火焰;无限大平板燃料燃烧不可能产生无限大平面扩散火焰.

基于跨尺度模型的界面研究

探索和建立不同尺度理论之间的关联模式是科学研究的重要课题，本文基于跨尺度模型着重探讨了金属陶瓷界面的凝聚能和原子结构问题。本文遵循原始Peierls-Nabarro模型的基本思想，提出了一种处理一维界面失配位错组的新方法。在这个推广的Peierls-Nabarro模型中，本文得到了一个简单而且准确的解析解，此解反映了失配位错的核结构、能量与失配度、剪切模量之间的依赖关系。当界面剪切模量较强而失配度较小时，界面的结构可以用一组奇导师Volterra位错来描述，这与一些原子模拟结果一致。采用这一简单的模型，引入第一原理计算得到的数据，此模型可以估算金属陶瓷界面的凝聚能。一维界面失配位错组的Peierls-Nabarro模型还被解析推广描述一大类较宽的位错。在模型中我们引进了一个参数a，通过控制参数a，我们可以系统地改变失配位错芯的宽度、剪切应力的分布和弹性恢复力。随着a增加，位错宽度增加，同时弹性恢复力和失配位错应力的幅度减少。当界面剪切模量强和失配度小时，失配位错的宽度近似线性反比于弹性恢复力的幅度大小。同时当界面剪切模量和失配度固定时，失配能、弹性能和总的界面能随a的增加而减少。界面能和恢复力律形式密切相关，当界面剪切模量弱和失配度大时，这种依赖关系更强。考虑到界面常常是在晶格两个方向都有失配，本文还引进了描述界面周期失配位错的二维广义Peierls-Nabarro模型，使得我们能够定量地研究界面的结构和能量。文中定量分析了广义堆垛能γ面对界面失配位错的结构和能量的影响，分析了位错网中两种位错组的相互作用。当界面剪切模量τ_0变大和失配度f变小时，随着位错核区占整个界面的比重下降，γ面的形状对界面能量和结构影响减弱，结果两种位错组之间的相互作用也减弱。此外γ面的变化还有可能导致位错网结构的转变，也就是导致界面结构的转变。应用此模型，本文还研究了金属－陶瓷Ag/MgO(100)界面，给出了界面的能量和原子结构。文中得出结论：在Ag/MgO(100)界面将会形成{1/2<110>; <110>}类型的位错网。此外由于界面失配位错的形成，Ag/MgO(100)界面凝聚能的理论值900mJ/m~2将减少214mJ/m~2，最终成为686mJ/m~2。基于第一原理赝势平面波的总能计算，文中给出了金属陶瓷Al/MgO(100)界面弛豫和未弛豫时的广义堆垛能面。然后结合第三章发展的广义二维Peierls-Nabarro模型，详细研究了金属陶瓷Al/MgO(100)界面的原子结构和界面能。文中得出的“在Al/MgO(100)界面将会形成{1/2<110>; <110>}类型位错网”的推论，证实了Vellinga等的猜测；文中还预测了凝聚能的理论是在600mJ/m~2（未弛豫情形）和670mJ/m~2（弛豫情形）之间。这个应用表明此方法能够容易地建立连续介质理论和第一原理计算之间的联系，实现理论上的跨尺度。本文最后提出了一种得到界面原子有效对势的反演方法。通过反演金属－MgO陶瓷界面的第一原理计算的凝聚能曲线，我们得到了一些金属原子和陶瓷离子之间的对势，此对势反映了金属陶瓷键合的特性。本文的反演方法提供了通过第一原理计算数据来拟合界面原子对势的一种可行性途径。这种方法可归结为第一类尺度关联理论，即单向的跨尺度关联模式。

高等断裂力学

lt="" hspace="8" width="105" height="150" align="left" />《高等断裂力学》系统论述断裂力学的基本概念、理论基础、力学原理、分析方法以及断裂力学的实验测定和工程应用。深入阐明了断裂力学各个重要发展阶段的新颖学术思想和原创性工作，同时融会贯通地介绍了国内学者在作者熟悉的若干领域内的创造性贡献。　　《高等断裂力学》共14章。第1章介绍断裂力学的历史背景和发展脉络；第2～5章介绍线弹性断裂力学；第6～8章论述弹塑性断裂力学；第9及第10章分别介绍疲劳裂纹扩展和界面裂纹；第11～14章阐述裂纹体弹性动力学和裂纹动态扩展。　　《高等断裂力学》适合从事断裂力学研究和应用的科技工作者及工程师使用和参考，也可供力学专业的高年级本科生和研究生阅读参考.

A new method and instrument for accurately measuring interval between ultrashort pulses

Using second-order autocorrelation conception, a novel method and instrument for accurately measuring interval between two linearly polarized ultrashort pulses with real time were presented. The experiment demonstrated that the measuring method and instrument were simple and accurate (the measurement error <5 fs). During measuring, there was no moving element resulting in dynamic measurement error.

Femtosecond laser-induced breakdown of multilayers and gold film

unavailable<br>H. Sun's e-mail address is shy780327@siom.ac.cn.

Laser conditioning and multi-shot laser damage accumulation effects of HfO2/SiO2 antireflective coatings

Laser conditioning effects of the HfO2/SiO2 antireflective (AR) coatings at 1064 nm and the accumulation effects of multishot laser radiation were investigated. The HfO2/SiO2 AR coatings were prepared by E-beam evaporation (EBE). The singleshot and multi-shot laser induced damage threshold was detected following ISO standard 11254-1.2, and the laser conditioning was conducted by three-step raster scanning method. It was found that the single-shot LIDT and multi-shot LIDT was almost the same. The damage mostly > 80% occurred in the first shot under multi-shot laser radiation, and after that the damage occurring probability plummeted to < 5%. There was no obvious enhancement of the laser damage resistance for both the single-shot and multi-shot laser radiation of the AR coatings after laser conditioning. A Nomarski microscope was employed to map the damage morphology, and it found that the damage behavior is defect-initiated for both unconditioned and conditioned samples. © 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.