冲击载荷下纤维复合材料裂纹起裂的实验研究

采用SHTB技术对纤维增强复合材料裂纹动态起裂行为进行了实验研究。使用应变片方法确定了裂纹的起裂时间，结合有限元数值模拟得到了裂纹的起裂韧性；同时观察了裂纹在冲击载荷作用下的裂纹起裂和扩展方式，分析了纤维的铺层角度对裂纹起裂和扩增的影响。

可燃气体中激波与障碍物作用在下游形成爆轰波的数值研究

对平面激波和单个矩形障碍物作用的过程进行了数值模拟,研究了反射产生的上行爆轰波在下游可燃气体中形成爆轰波的过程。数值结果表明,下游爆轰波形成过程主要有2种模式:爆轰波直接绕射和绕射波在上壁面反射,这和已有的实验结果是一致的。通过研究下游爆轰波的形成过程受入射激波马赫数、混合气体的压力和管道尺度的影响,分析了上游爆轰波向下游传播的波动力学过程,讨论了2种形成过程的作用规律和控制因素,阐明了下游爆轰波的形成规律。

一维过驱动爆轰波形成的数值研究

利用有限速率的基元反应模型对一维过驱动爆轰波的形成过程进行数值模拟．研究表明，在上游高温、高压、高速来流作用下首先会形成一道强激波，其波面方存在诱导区和放热区，然后诱导区和放热区界面会在来流扰动的作用下发生失稳，经过复杂的波系运动过程形成过驱动爆轰波．通过对不同初始条件下界面失稳过程的模拟和分析，研究了混合气体的组元、温度，来流的压力、温度、速度对过驱动爆轰波形成的影响．

Experimental investigation of Very-High-Cycle Fatigue behavior for a structural steel

Very-High-Cycle Fatigue (VHCF) test for a medium carbon structural steel (40Cr) has been performed and a stepwise S-N curve was obtained by employing cantilever-type rotary bending fatigue machine with hourglass shape specimen. The S-N curve was well explained as a combination of curves for surface-induced fracture and interior inclusion-induced fracture with fish-eye patterns. The morphology of the fish-eye pattern was illustrated in order to clarify subsurface crack initiation and propagation behavior.

层片TiAl合金的微结构对力学行为的影响

本论文针对可能应用于叶片零部件的铸造全层片TiAl基合金进行了多方面的实验研究。目的着重于观测该材料的力学性能对微结构因素的敏感性及其失效行为，并以裂纹萌生为线索探讨其相关的物理和力学内禀机制的表征。研究工作涉及到多种跨越毫米尺度的宏－细－微观力学测试方法和技术，其中，新型试样的应力分析和可行性说明针对于脆怀板材试样并具有良好自对中能力的夹具设计是成功的。单调拉伸实验和拉一拉疲劳实验得到了所研究试样的基本力学性能和影响疲劳性能的微结构敏感因素，如晶粒取向、晶粒大小等。实验研究重点说明了层片取几因素对疲劳抗力的影响一与拉伸轴方向平行的晶粒具有最好的裂纹萌生抗力。扫描电镜和透射电镜下的原位拉伸实验得到了沿层片裂纹萌生的等征，这些等征包括：层片裂纹与拉伸轴夹角呈40°／60°／90°的方向倾向性、裂纹沿γ相真孪晶层片界面萌生的位置倾向性等。纳米压痕实验和原子力显微实验证了层片的弹性模量差异，为宏一细一微观分析提供了依据。分析和讨论工作针对于沿层片萌裂纹的方向的选择性和位置的倾向性等实验现象，以宏观界面力学方法和晶体学理论，侧重表征了与层间变形特性相关的力学和物理机制：（１）以模理量失配理论为基础提出了等效失配概念，得到瞪层片TiAl合金的等效失配度为0.16；（2）以界面能量释放率断裂准则为基础，提出了模式因子（TiAl,0.24）方法来评价拉、剪力的耦合作用；（3）根据以汤普森四面体所构筑的γ层间组合模型，并采用γ层片的惯习面间异类原子对数（NAT值）、穿层几何协调因子和穿层几何协调加和因子等方法分别表征其原子结构尺度下的界面结全强度和层间变形的位错协调性。分析和讨论重阐明了全层片TiAl有序合金的层间抗剪切能力较弱和γ层间真孪晶界面易于裂纹萌生等结果。

纤维增强复合材料裂纹动态起始行为的研究

本论文主要研究线弹性纤维增强复合材料在冲击载荷作用下裂纹的动态起裂行为。全文共分六章。第一章对裂纹动态起始问题的研究方法和纤维增强复合材料中裂纹动态起始问题的国内外研究现状进行了综述，确定了本论文的主要研究内容和研究方法。第二章用有限元方法研究有限尺度含裂纹纤维增强复合材料板在阶跃冲击载荷作用下的动力响应，分析了裂尖附近的应力分布、应力波在板中的传播和应力强度因子时间历程。第三章根据第二章的计算结果用线弹性简单梁理论和拉格朗日运动方程研究了各向同性材料和纤维增强复合材料中裂纹在阶跃冲击载荷作用下的动力响应和起裂行为，得到了应力强度因子初始上升阶段的数学表达式和裂纹起裂的临界载荷面。第四章提出了用于单向和层合纤维增强复合材料裂纹静态和动态起始预测的拟应力强度因子比准则。该准则将裂纹的起裂和起裂方向的预测合二为一，只需测定材料的四个基本动态断裂韧性，就可据此准则对任意角度单向板中裂纹的起裂和起裂方向进行预测，用于层合板时，还可以对铺层裂纹的起裂顺序进行预测。第五章用SHTB（分离式Hopkinson拉杆）技术对纤维增强复合材料裂纹动态起始问题进行了实验研究。测量了碳纤维增强环氧树脂复合材料板裂纹起裂的I型动态断裂韧性，并首次验证了拟应力强度因子比准则在裂纹动态起裂预测中的合理性。第六章对全文进行了总结，归纳了本论文的主要结论，并展望了今后的研究工作。

On a novel method of impact by a front-end-coated bullet to evaluate the interface adhesion between film and substrate

A preliminary experiment was carried out to validate the feasibility of the method of impact by a front-end-coated bullet to evaluate the interface adhesion between film and substrate. The theoretical description of the initiation, propagation and evolution of the stress pulse during impact was generalized and formulized. The effects of the crucial parameters on the interface stress were further investigated with FEM. The results found the promising prospect of the application of such a method and provided useful guidance for experimental design.

Fabrication of microelectrodes deeply embedded in LiNbO3 using a femtosecond laser

We present a novel technique to fabricate deeply embedded microelectrodes in LiNbO3 using femtosecond pulsed laser ablation and selective electroless plating. The fabrication process mainly consists of four steps, which are (1) micromachining of microgrooves on the surface of LiNbO3 by femtosecond laser ablation; (2) formation of AgNO3 films on substrates; (3) scanning the femtosecond laser beam in the fabricated microgrooves for modi. cation of the inner surfaces; and (4) electroless copper plating. The void-free electroless copper plating is obtained with appropriate cross section of microgrooves and uniform initiation of the autocatalytic deposition on the inner surface of grooves. The dimension and shape of the microelectrodes could be accurately controlled by changing the conditions of femtosecond laser ablation, which in turn can control the distribution of electric field inside LiNbO3 crystal for various applications, opening up a new approach to fabricate three-dimensional integrated electro-optic devices. (C) 2008 Elsevier B. V. All rights reserved.

Al2O3和Cr过渡层对Ag膜光学性质及其附着力的影响

研究了在玻璃基底上镀制Al2O3和Cr过渡层对Ag膜反射率及附着力的影响.分光光度计测试了Ag膜的反射率,结果表明,与Cr过渡层相比,Al2O3过渡层对Ag膜反射率的降低相对较小;而且,随着Al2O3厚度的增加,Ag膜的反射率先增大后减小.XRD与AES测试表明,引入Al2O3或Cr可明显细化Ag晶粒,减弱Ag膜（111）织构;Al2O3作过渡层时,Al原子向Ag层中扩散显著;而Cr作过渡层时,只有少量Cr原子扩散进入Ag层.因此,Al2O3作过渡层能显著增强薄膜与玻璃基体之间的附着力.

Laser-induced damage of Ti O2 Si O2 high reflector at 1064 nm

A high laser-induced damage threshold (LIDT) TiO2/SiO2 high reflector (HR) at 1064 nm is deposited by e-beam evaporation. The HR is characterized by optical properties, surface, and cross section structure. LIDT is tested at 1064 nm with a 12 ns laser pulse in the one-on-one mode. Raman technique and scanning electron Microscope are used to analyze the laser-induced modification of HR. The possible damage mechanism is discussed. It is found that the LIDT of HR is influenced by the nanometer precursor in the surface, the intrinsic absorption of film material, the compactness of the cross section and surface structure, and the homogeneity of TiO2 layer. Three typical damage morphologies such as flat-bottom pit, delamination, and plasma scald determine well the nanometer defect initiation mechanism. The laser-induced crystallization consists well with the thermal damage nature of HR. (C) 2008 American Institute of Physics.

Thermal-mechanical modeling of nodular defect embedded within multilayer coatings

The initiation of laser damage within optical coatings can be better understood by thermal-mechanical modeling of coating defects. The result of this modeling shows that a high-temperature rise and thermal stress can be seen just inside the nodular defect compared to surrounding coating layers. The temperature rise and thermal stress tend to increase with seed diameter. Shallower seed tend to cause higher temperature rise and greater thermal stress. There is a critical seed depth at which thermal stress is largest. The composition of the seed resulting from different coating-material emission during evaporation can affect the temperature rise and thermal stress distribution.

晚粳水稻生长点在光周期反应中的地位

光敏核不育水稻晚粳农垦58S具有长日下不育，短日照下可育的特点。为了确定突变体NK58S突变基因的作用器官及功能。我们设计了一系列光周期处理实验，并对不同光周期处理的生长点或幼穗进行细胞学及细胞化学观察，同时选择光调节基因对其在NK58S上表达特性进行分析。材料选用突变体NK58S，及其野生型NK58S，和它的回复突变体NK58Sr，加两个籼稻品种W6154S及珍汕97，共设计十三个不同的光周期处理。根据试验分析我们发现： 第一，温度对结实率的影响，NK58S，NK58及NK58Sr表现一致，没有发现对NK58S有特异作用的温度效应。三个粳稻品种均因幼穗分化前的长日处理延迟抽穗，而使各处理粳稻品种处于不同环境条件下，引起结实率的变化。 第二，温度对花粉育性的影响较对结实率的影响小。因而用花粉育性进行不育材料的鉴定和比较较可靠。 第三，光周期处理引起生长点原套及原体组织的一定的细胞学变化，但三个粳稻品种间没有差异。生长点周围及其下节部的淀粉积累的变化，三个粳稻品种一致，没有发现不育与可育材料之间的差异。一直处于长日处理条件下的三个粳稻材料，表现出NK58S突变体生长点周围及节部淀粉积累少于NK58，和NK58Sr。 第四，就总RNA而言，三个粳稻品种在光周期处理下各样品绝对量不同，但不同光周期处理，三个粳稻品种反应一致。不同发育时期叶片内光调节基因表达丰度与总RNA水平不一致，不同基因表现出因不同发育阶段而不同的转录特点。在所选三个光调节基因的Northern印迹分析结果没有发现三个晚粳稻品种之间的差异。 第五，幼穗分化开始后的光周期反应不是农垦58S的花粉育性所特有，对NK58，及NK58Sr也有作用。光周期处理还会影响幼穗其它方面的发育。短日处理下农垦58S的育性恢复也只有农垦58的一半。 总之，我们的试验结果使我们得出光周期作用产生的信息在植物不同发育阶段一致。不同发育时期的生长点对来自该信息的作用产生不同的反应。光敏核不育的突变表型体现在生长点的变化上。突变基因的功能是感受来自不同环境因素所产生的胁迫作用。

生长素水平以及光敏色素基因表达与水稻生殖生长的关系

第一部分 光敏核不育水稻农垦58S花药IAA的免疫组织化学分析 光周期敏感核不育水稻农垦58S是研究光周期调节花发育作用机理的好材料。在此方面已取得很大进展。有关植物激素的研究已发现长日照诱导农垦58S不育的信号传导环节之一是IAA的亏缺。本文首次应用免疫组织化学分析方法对长日和短日处理后的农垦58S和对照农垦58花药中的IAA进行了定位研究和相对水平的比较。结果表明此方法可反映游离态IAA在花药中的分布及其相对水平的变化。从雌雄蕊原基形成期至单核晚期的五个时期中，经长日照处理的农垦58S花药中的IAA水平都低于短日照处理的农垦58S及在不同光周期处理下的家垦58花药。对花药中生长素的亏缺与育性的关系以及IAA亏缺的原因也进行了讨论。 第二部分 不同水稻品种成花诱导阶段光周期敏感性及光敏色素mRNA丰度的比较 对光敏核不育水稻十多年的研究表明，光敏色素是感受光周期信号调节水稻成花诱导和育性转换的主要光受体。同时还发现光敏核不育基因导入不同遗传背景后，其基因表达条件，如临界光长、光敏温度范围、光温互补作用强弱等都表现明显差异。为了进一步探讨水稻光周期反应的作用机理，了解不同品种遗传背景对光周期信号感受的特点，我们选取籼稻、粳稻、早熟、晚熟共11个品种，比较光照阶段在长同、短同条件下叶片光敏色素B mRNA含量的差异。初步结果表明，光敏色素B的转录不受光调控，在长日、短日处理条件下没有明显差别。在多数品种间光敏色素B表达没有明显差异，说明其与品种感光性、籼粳性无明显相关。只有早熟粳稻铁粳23的光敏色素B mRNA含量较高，是一个例外。实验结果尚需进一步重复。这方面的工作可以为水稻发育光温互作本质的研究积累一些初步资料。

植物克隆性在生态修复中的意义：鄂尔多斯高原赖草和沙鞭的案例

克隆植物通过克隆生长能够很好的适应异质性的生境。在进行植被修复的研究和实践中，注意发扬或引进具有重要资源价值的克隆植物是重要的恢复生态学思考和途径。本文主要应用实验生态学的方法，通过对鄂尔多斯高原不同克隆植物克隆性及其对水分条件的反应的比较，以及对不同克隆植物抵抗风蚀和风蚀坑修复的能力的比较，探讨克隆植物对干旱(水分条件)及风蚀的适应机制，从而对克隆植物的克隆性在生态修复中的意义进行了研究和阐述。 　　对不同水分条件下赖草(Leymus secalinus (Georgi.) Tzvel)和沙鞭(Psammochloa villosa (Trin.) Bor)克隆性的研究表明：克隆生长开始时间和克隆生长率二者与克隆植物新产生子代分株数量之间存在着显著的相关关系，说明克隆生长开始时间和克隆生长率能够作为准确评价克隆性的指标;相对于沙鞭来说，赖草具有更强的克隆性，表现在它的早的克隆生长开始时间、高的克隆生长率，并且这种差异可以被水分条件所修饰;植物的克隆性对水分条件具有较强的可塑性，这种可塑性具有种间差异。相对赖草来说，沙鞭能更好地适应干旱条件。 　　克隆植物植株有两种繁殖体类型，分株和种子。本研究对分别从分株来源和种子来源的赖草与沙鞭植株在不同水分条件下生长状况及克隆性进行了比较，结果表明：水分的增加，有利于赖草的生长;而对于沙鞭来说，水分抑制了分株来源的沙鞭植株的生长，但对种子来源的沙鞭植株的生长有着促进作用。克隆植物的克隆性在水分条件较好的情况下能够得到更好的表达。不同来源有赖草植株之间克隆性没有明显差异;对于沙鞭来说，分株来源的沙鞭植株克隆性受水分条件的影响不明显，但水分有利于种子来源的沙鞭植株克隆性的表达。说明不同繁殖体类型来源的植株，克隆性对水分的反应格局存在着一定的差异。分株来源的沙鞭植株对干旱条件具有比种子来源的植株更强的适应性。 　　通过对沙鞭和赖草实生幼苗在不同风蚀程度下生长状况的比较，结果表明二者幼苗在抵抗风蚀时采取不同的策略。风蚀显著降低了赖草产生新生分株的能力，而对沙鞭潜在分株数没有显著影响。赖草实生幼苗生长状况在轻中度风蚀条件下与对照处理没有显著差异，说明对风蚀具有较强的抵抗能力，其策略可能是风险分担，赖草具有的强克隆性使之能快速产生新的子代分株，从而分担了风蚀造成的风险;沙鞭实生幼苗的生长状况受风蚀影响较为明显，但风蚀没有能对其产生潜在分株(芽)的能力产生显著的影响，说明沙鞭实生幼苗对风蚀可能采取的是通过芽的产生贮存资源、逃避风险、等待机会的策略。赖草和沙鞭对风蚀所采用的不同适应策略，可能会影响到二者在自然条件下种群更新方式的选择。 　　为了探讨克隆植物对风蚀坑修复能力及机理，研究了沙鞭和赖草对种群内风蚀坑的修复过程，结果表明：合轴型克隆草本赖草具有比单轴型克隆草本沙鞭更强的植被修复能力，能够在风蚀坑中产生更多的新生分株，这主要归功于赖草的强克隆性，而赖草间隔子的可塑性反应也有利于将更多的新生分株放置在风蚀坑内。二者进行植被修复的机理有所差异，赖草对风蚀坑的修复主要是通过周围根茎扩展进入坑中，然后产生新的分株;而沙鞭不仅可以通过周边根茎进入产生新的分株，同时也可以通过刺激深层休眠芽来产生新的分株。二者都能在风蚀坑中产生比自然条件下更多的分株，以更好利用风蚀坑中充足的光照;但同时这些分株的生长也受到风蚀坑中养分条件的制约，生物量和生长状况都不如自然条件下形成的分株。 　　 　　

棉纤维发育相关基因的克隆和鉴定

棉纤维是棉花子房内的胚珠外珠被上的一种单细胞表皮毛.为了解胚珠表皮细胞发育启动为棉纤维的分子控制机制,我们用同源克隆的方法,从棉纤维发育早期的幼嫩子房和胚珠中克隆到了72个棉花MYB基因.序列分析的结果表明它们属于MYB转录因子家族的55个成员,其中有一个MYB蛋白-GhMYB9的氨基酸序列与控制拟南芥单细胞表皮毛的发育启动基因GL1和WER高度同源.它们之间的序列一致性,不仅表现在保守区-DNA结合区,而且也表现在5’和3’的非保守区内.根据序列相似功能相似的原理,我们推测GhMYB9很可能是控制棉纤维发育启动的一个MYB基因.对GhMYB9的Southern杂交结果表明,该基因在棉花基因组中是单拷贝基因;对它的Northern表达分析可知,该基因在花前5天的子房、花前3天的胚珠、花期及花后3天的胚珠中都有表达,但在花前3天的棉纤维发育启动期（我们的扫描电镜结果）高表达.此外,还构建了一个陆地棉可转化人工染色体TAC文库,并通过PCR的方法从中筛选到了含有GhMYB9的TAC克隆.这些结果为进一步对GhMYB9做功能分析、揭示棉纤维发育启动的分子机制奠定了了事实上的基础.