Ductile crack propagation with the strain-energy density criterion

The strain energy density criterion is used to characterize subcritical crack growth in a thin aluminum alloy sheet undergoing general yielding. A finite element analysis which incorporates both material and geometrical nonlinear behaviors of the cracked sheets is developed to predict fracture loads at varying crack growth increments. The predicted results are in excellent agreement with those measured experimentally, thus confirming the validity of the strain energy density criterion for characterizing ductile crack propagation.

Mixed-mode fracture mechanisms near the fatigue threshold of aisi-316 stainless-steel

Near threshold, mixed mode (I and II), fatigue crack growth occurs mainly by two mechanisms, coplanar (or shear) mode and branch (or tensile) mode. For a constant ratio of ΔK_I/ΔK_II the shear mode growth shows a self-arrest character and it would only start again when ΔK_I and ΔK_II are increased. Both shear crack growth and the early stages of tensile crack growth, are of a crystallographic nature; the fatigue crack proceeds along slip planes or grain boundaries. The appearance of the fracture surfaces suggest that the mechanism of crack extension is by developing slip band microcracks which join up to form a macrocrack. This process is thought to be assisted by the nature of the plastic deformation within the reversed plastic zone where high back stresses are set up by dislocation pile-ups against grain boundaries. The interaction of the crack tip stress field with that of the dislocation pile-ups leads to the formation of slip band microcracks and subsequent crack extension. The change from shear mode to tensile mode growth probably occurs when the maximum tensile stress and the microcrack density in the maximum tensile plane direction attain critical values.

SiC_p/6151Al复合材料的微结构效应

利用分离式Hopkinson压杆和MTS通用材料试验机研究了SiC_p/6151Al颗粒增强复合材料在不同应变率下的变形行为和增强颗粒的尺寸对复合材料微结构及变形行为的影响。结果表明，对于在不同应变率下的SiC_p/6151Al复合材料，增强颗粒尺寸大小的流动应力高于增强颗粒尺寸的流动应力。根据位错强化理论中的Hall-Petch关系对这个结果进行了解释。首次在实验上观测到增强颗粒对复合材料微损伤-微带形成的影响，并根据微带（microband）形成的双位错墙理论（double dislocation walls）, 分析了增强颗粒对复合材料微带损伤及力学性能影响的微结构效应。

沉降对不同粒径聚苯乙烯胶乳球异向聚集的影响

R.Folkersma等报道了在微重力环境下2μm聚苯乙烯（PS）胶乳球的异向聚集速率有明显增大的结果,本文作者之一孙祉伟等的实验结果却与此有很大差异.为此作者在孙祉伟等的实验基础上对1,2,3μm以及1μm+2μm PS胶乳球混和体系的相对聚集速率进行了研究.作者对原有实验装置进行了改进,并验证了改进后的实验装置的可行性.用密度匹配法实现模拟微重力条件,用快聚集过程中浊度随时间的变化表示相对聚集速率.结果表明,重力引起的沉降对所研究体系聚集速率的影响是很小的,在实验误差范围内可以忽略.作者认为与Stein等结果显著不同的原因是二者使用的样品表面性质不同以及实验方法的差异.

带电胶体粒子结晶过程的实验研究

利用带电单分散聚苯乙烯胶体粒子,通过自组装机理,制备了体积百分比为4·8%的具有多晶结构的胶体晶体,并用Kossel衍射技术和紫外可见分光光度计分别对晶体的生长过程进行了监测.通过对Kossel的图像分析检测不同阶段相应的晶格结构,发现胶体结晶过程晶体结构演变顺序为由液态—随机层结构—堆无序结构—面心立方孪晶结构到面心立方结构.定量地确定了结晶过程中晶体不同晶面的晶面间距和晶体的晶格常数,通过紫外可见分光光度计测量的晶体透射谱图,计算得到111晶面的晶面间距和晶体的晶格常数,与用Kossel衍射技术得到的结果相一致,还发现随样品放置时间的延长,衰减峰变窄和加深,并向短波方向移动,对应着晶体的晶格常数减小的现象.

高寒草甸生态系统陆地生物圈模式研究及应用

改进了适合于高寒草甸生态系统的陆地生态圈模式，分析了模式中温度变化与水分运动分层的物理原因，说明了气候状况对地表面能量交换的影响，给出了净辐射和蒸散量新的计算方法，提出了有很差分计算中具有二阶精度的Euler隐式格式，介绍了中国科学院海北高寒草甸生态站的气候概况和野外观测情况。最后利用本模式对高寒草甸生态站地区的土壤-植被-大气间水热交换过程进行了数值模拟，模拟值与实测值吻合较好。

快速Delaunay逐点插入网格生成算法

对插入形心的Delaunay逐点插入算法,提出按单元可插度分组的双向链表组数据结构,避免了对最大可插度单元的搜索。采用了邻接单元搜索、双向链表存储、随机方向搜索、邻接旋转、几何量继承等技术,使算法的计算时间与生成单元数近似呈线性关系,时间复杂度达到O(N1.05),N为生成单元数。算例表明,在一台AMD Athlon3200+(主频2.0 GHz)PC上,该算法的四面体单元生成速度达50 000个/s以上。

气相扩散法生长溶菌酶晶体的动态光散射研究

首次采用动态光散射研究了气相扩散法生长溶菌酶晶体 .实验中采用了两种溶解溶菌酶的方法，所得实验结果是有区别的 .这种区别表明了 NaCl对溶菌酶分子间相互作用产生十分重要的影响 .实验结果表明，晶体生长过程中，溶液中溶菌酶始终保持单分子与两分子聚集体的状态，这种状态是生长晶体的基础 .

氢对锆基块体非晶合金形变和开裂的影响

通过充氢和未充氢缺口拉伸试样和三点弯曲试样在SEM下的原位加载,研究了氢对Zr65Al7.5Ni10Cu17．5块体非晶合金形变和开裂过程的影响．结果表明,无论是否有氢,块体非晶的剪切带发展到临界尺寸,剪切裂纹就沿剪切带形核、扩展,它一旦张开就导致快速的断裂．断口边缘观察到的无特征区是剪切带,而不是剪切裂纹断口;剪切断口形貌和拉伸断口形貌没有本质区别．只有当长时间充氢才能形成氢鼓泡,如鼓泡很小或尚未形成,则氢对剪切带以及裂纹的形核、扩展没有明显影响;如存在较大的氢鼓泡,则当剪切带尚未充分发展时微裂纹就形核,导致低应力脆断．

在激波波面中氧分子的非平衡离解

对强激波作用下双原子分子振动与离解耦合的非平衡离解过程进行了理论计算.本工作的特点是将计算起点建立在分子基本参数上,采用主方程理论处理振动与离解的耦合,振动跃迁几率用SSH理论计算,在离解限附近考虑多量子数跃迁并计及原子复合的影响.对O2-Ar体系,计算给出了在正激波后O2分子振动能级分布、振动弛豫时间、离解孕育时间、离解产物浓度、离解速率系数等物理量随时间的演化.计算结果分别与Camac和Wray的实验相符.计算显示,在激波作用的后期,有准稳态的振动能级布居分布.计算结果显示,Park模型低估了非平衡离解速率系数,Hansen模型则高估了非平衡离解速率系数.

中国科学院高温气体动力学重点实验室研究进展

在钱学森先生的倡导下，中国科学院力学研究所自20世纪50年代末期就开始了高温气体动力学的基础研究，相关研究进展曾经为发展我国“两弹一星”和神州飞船做出了重要贡献．在钱学森先生创立的气动研究队伍和科研积累的基础上，中国科学院于1994年组建了中国科学院高温气体动力学重点实验室．

YAG激光毛化技术进展

二十世纪八十年代，当比利时冶金研究中心(CRM)开发出CO_2激光毛化冷轧辊技术后，尝试用YAG激光进行轧辊毛化一直吸引着众多的研究者，这是因为YAG(1.06μm)激光波长比CO_2(10.6μm)激光波长短一个量级，材料对YAG激光有更高的吸收率，并用YAG激光可以聚焦到更小的光斑尺寸，同时使用电信号驱动的声光开关技术便于对毛化分布进行可设定控制。但是用传统声光调制的YAG激光虽然可以碇以很高的脉冲频率(>30kHz)，但单脉冲有量仅为10mJ左右，难以达到辊面毛化粗糙度的要求，因此人们认为YAG激光用于毛化的主要困难是脉冲能量太小。

气相扩散速率对溶菌酶晶体生长的影响

为研究气相扩散速率对溶菌酶晶体生长的影响,特设计了一种可方便调节气相扩散速率的晶体生长样品池,并用动态光散射法对不同气相扩散速率下晶体生长过程进行了研究.实验结果表明,随着气相扩散速率的增加,晶体生长过程中的成核阶段缩短.气相扩散速率通过影响溶菌酶溶液形成过饱和的速率来影响生长出的晶体的数量和大小.

三维离散元可变形、断裂模型及其在边坡工程中的应用

该文主要是在三维面-面接触离散刚体单元模型基础上，提出考虑可变形、断裂三维离散单元模型，并推导其相应的物理方程及运动方程.在已有划分块体单元计算算法基础上，对单元的自动划分算法作了相应改进.针对具有倾斜表面边坡坡体，可以利用堆积法自动划分块体单元，更加贴近工程实际应用，使三维离散单元法程序应用更广.

涂层-梯度层-基底结构中的热残余应力和应力强度因子研究

热喷涂构件中的热残余应力分布对其使用寿命的影响很大，在涂层和基底之间加入功能梯度材料可以降低构件中的热残余应力。本文用数值方法研究了热喷涂涂层-基底结构中孔隙率的随机分布对结构中热残余应力的影响，以及结构中热残余应力和界面裂纹的应力强度因子与功能梯度层层数之间的关系，并与实验结果相验证。论文由四部分组成。首先，介绍了热喷涂技术的发展历史和目前的主要应用、热喷涂产品中存在的问题以及研究和解决这些问题的方法。其次，研究了涂层中随机分布的孔隙对构件中热残余应力的影响，第三，分析了功能梯度层分层的层数对构件中热残余应力的影响，最后，分析了功能梯度层分层的层数对构件界面裂纹应力强度因子的影响。主要结论为：在期望和方差相同的情况下，涂层中的孔隙率呈高斯分布还是呈均匀分布，对涂层-功能梯度层-基底中的热残余应力的分布影响不大；在基底、涂层和功能梯度层的相对厚度不变的情况下，功能梯度层的层数愈多（即材料性质的过渡愈平缓），涂层-（功能梯度层）-基底结构中的热残余应力愈小；在基底、涂层和功能梯度层的相对厚度不变的情况下，功能梯度层分层的层数愈多，涂层-（功能梯度层）-基底结构的界面裂纹的应力强度因子愈小。