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晶界对碳化硅辐照缺陷生成的影响

晶界对碳化硅辐照缺陷生成的影响

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北京力学会第19届学术年会

作者：宋枭雄牛莉莎金恩泽清华大学航天航空学院工程力学系

本文研究了晶界对碳化硅辐照缺陷生成阶段的影响。首先计算了扭转型晶界能量与扭转角度的关系,由计算结果建立了两种较为稳定的含有扭转型晶界的双晶构型。然后对两种构型进行辐照模拟,同时用单晶构型作为对照。本文通过对缺陷分析和统... 详细信息

本文研究了晶界对碳化硅辐照缺陷生成阶段的影响。首先计算了扭转型晶界能量与扭转角度的关系,由计算结果建立了两种较为稳定的含有扭转型晶界的双晶构型。然后对两种构型进行辐照模拟,同时用单晶构型作为对照。本文通过对缺陷分析和统计后发现晶界的存在没有对缺陷的数量和种类造成明显影响,但是会对级联碰撞的发展有吸引作用。

关键词：碳化硅辐照晶界

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Mg含量对铸造铝合金冲击韧性的影响

Mg含量对铸造铝合金冲击韧性的影响

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北京力学会第二十三届学术年会

作者：苏越牛莉莎施惠基清华大学航天航空学院

Al-Si铸造铝合金由于低比重和良好的铸造性能在汽车、国防等工业中得到了广泛应用。但其较低的力学性能,尤其冲击韧性限制了其工程应用。本文研究了Mg含量对冲击韧性的影响,同时结合扫描电镜研究了微结构对材料性能的影响。

关键词：铸造铝合金冲击韧性微结构

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冲击压缩下含点缺陷单晶铜的微结构损伤演化

冲击压缩下含点缺陷单晶铜的微结构损伤演化

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第六届全国强动载效应及防护学术会议暨2014年复杂介质/结构的动态力学行为创新研究群体学术研讨会

作者：施惠基林恩强牛莉莎清华大学航天航空学院应用力学教育部重点实验室

随着航天航空、能源、汽车、电子和国防等领域尖端科学技术的持续发展,材料的服役环境也正变得越来越复杂,在它们的使用过程中很可能会出现大量的微裂纹、微孔洞等微缺陷。这些缺陷不论是出现在材料的生产制备阶段还是在材料的服役过程...

随着航天航空、能源、汽车、电子和国防等领域尖端科学技术的持续发展,材料的服役环境也正变得越来越复杂,在它们的使用过程中很可能会出现大量的微裂纹、微孔洞等微缺陷。这些缺陷不论是出现在材料的生产制备阶段还是在材料的服役过程中,都对材料的动态响应以及层裂损伤过程有着重要的影响。由于实验中至今还没有技术手段去实时观察材料内部的微缺陷演化过程,这些缺陷对材料的动态响应的影响仍不是很清楚,因此,很有必要从原子尺度对含缺陷材料的冲击压缩动力学响应进行研究,观察和分析缺陷对材料损伤演化的影响及其相应的物理微观机制。考虑到点缺陷不仅在材料中普遍存在,而且又是最简单的一种缺陷形式,在实验中相对较易控制,因此,本文选取含点缺陷单晶铜作为代表性材料,用分子动力学方法研究不同点缺陷比例情况下单晶铜的动态响应过程。通过建立含点缺陷单晶铜的MD模型,考察和分析了点缺陷对单晶铜各向异性雨贡纽关系、冲击响应、层裂损伤和层裂强度的影响。发现单晶铜存在明显的各向异性雨贡纽关系,其中〈100〉晶向的雨贡纽关系接近于各向同性多晶铜的实验结果,而〈110〉和〈111〉晶向则出现较大的偏离。随着冲击波压力的增大,各向异性雨贡纽关系由于冲击融化效应将逐渐消失,三个晶向的雨贡纽关系都趋近于多晶铜实验结果。单晶铜各向异性雨贡纽关系与冲击波沿各个晶向的传播速度密切相关。对于〈100〉晶向,点缺陷的引入不影响冲击波的传播速度,但对于〈110〉和〈111〉晶向,点缺陷的引入将降低冲击波传播速度,从而减弱各向异性雨贡纽关系,并使得三个晶向的雨贡纽关系在较低的冲击波压力下就出现与多晶铜实验相一致的结果。点缺陷对单晶铜层裂损伤的影响存在明显的晶向相关性。对于〈100〉晶向,点缺陷的引入不仅增加了冲击波压缩阶段的塑性变形,而且还加剧了冲击波拉伸阶段的层裂损伤程度。而对于〈110〉和〈111〉晶向,点缺陷的引入虽然也会增加冲击波压缩阶段的塑性变形,但是却减轻了冲击波拉伸阶段的层裂损伤程度。点缺陷对层裂损伤到底是起加剧还是减轻的作用主要取决于点缺陷在冲击压缩过程中是否发生坍塌。当点缺陷发生坍塌时候,其将吸收部分的冲击波能量,从而减轻单晶铜的层裂损伤程度。单晶铜的冲击层裂强度存在明显的各向异性,在所研究的冲击压力范围内,层裂强度大体上呈现〈100〉晶向大于〈110〉晶向大于〈111〉晶向的关系。点缺陷的引入将降低单晶铜的冲击层裂强度并减弱其各向异性程度,但不影响以上各个晶向间层裂强度的关系。

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Cu/Ta纳米多层薄膜中的尺度效应

Cu/Ta纳米多层薄膜中的尺度效应

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损伤、断裂与微纳米力学学术研讨会

作者：薛琨牛莉莎张广平清华大学工程力学系中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室

本文研究了具有不同层厚和面内晶粒尺度的Cu/Ta纳米多层薄膜在单轴拉伸过程中微结构的演化。研究发现,当层厚下降到10nm时,变形后的多层薄膜的表面和断面会呈现出独特的结构特征,表明变形机制随层厚的变化发生了转变。表面上可以观察到... 详细信息

本文研究了具有不同层厚和面内晶粒尺度的Cu/Ta纳米多层薄膜在单轴拉伸过程中微结构的演化。研究发现,当层厚下降到10nm时,变形后的多层薄膜的表面和断面会呈现出独特的结构特征,表明变形机制随层厚的变化发生了转变。表面上可以观察到多条高出表面的局部变形带,与拉伸方向大致保持垂直。变形带的边缘由对齐的晶界片段构成,局部可以发现正在扩展的裂纹尖端,而内部的晶粒表现出明显的拉长和平行排列。横截面SEM图片显示出穿过膜厚的裂纹沿倾斜的宏观剪切面扩展。考虑到层厚的尺度和表面变形特征,研究认为膜厚方向的宏观剪切是通过晶界在介观平面界面上的滑移实现的,而这些界面是由对齐的晶界片段构成的。

关键词：纳米多层薄膜几何约束微结构约束尺度效应变形机制

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POLO后灯热板焊接过程的数值模拟

POLO后灯热板焊接过程的数值模拟

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第十三届全国结构工程学术会议

作者：潘正海牛莉莎宋结明清华大学工程力学系清华大学工程力学系上海小糸车灯有限公司

热板焊接是一种应用广泛的塑料二次加工方法,本文用一个三维实体模型模拟了POLO后灯热板焊接过程中散光镜内部温度场的演变,并建立了一个三维的热力耦合模型同时模拟其热板焊接过程中残余应力场和温度场的演变。另外,本文还做了对比数... 详细信息

热板焊接是一种应用广泛的塑料二次加工方法,本文用一个三维实体模型模拟了POLO后灯热板焊接过程中散光镜内部温度场的演变,并建立了一个三维的热力耦合模型同时模拟其热板焊接过程中残余应力场和温度场的演变。另外,本文还做了对比数值解和解析解的误差分析,验证了所建立模型具有满意的精度。研究成果对热板焊接技术的发展有一定帮助。

关键词：热板焊接有限元热力耦合模型 :Laplace变换留数定理

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竹材分层径向拉伸性能研究

竹材分层径向拉伸性能研究

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北京力学会第14届学术年会

作者：杨智杨天天石磐牛莉莎清华大学工程力学系

竹材是一种典型的天然功能梯度复合材料。从竹子茎的内层到外层,维管束的强度逐渐增加,密度逐渐增大,形成了独特的微观结构和出色的力学性能,很好地承受了来自不同方向的风载荷,在各种自然条件下都能很好的生存。因其比刚度与比强度较高... 详细信息

竹材是一种典型的天然功能梯度复合材料。从竹子茎的内层到外层,维管束的强度逐渐增加,密度逐渐增大,形成了独特的微观结构和出色的力学性能,很好地承受了来自不同方向的风载荷,在各种自然条件下都能很好的生存。因其比刚度与比强度较高,故常广泛的作为一种结构材料使用。本文以浙江毛竹为研究对象,研究了竹子茎内层到外层的弹性模量,发现弹性模量呈梯度变化,并且观察了竹子的茎的微观形貌和断口特征,对竹试件的拉伸断裂性能进行了研究。

关键词：竹材功能梯度材料弹性模量梯度微观结构

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金属基复合材料热机械疲劳加载的三层力学模型

金属基复合材料热机械疲劳加载的三层力学模型

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全国第八届热疲劳学术会议

作者：牛莉莎郑岩胡齐阳施惠基清华大学工程力学系

本文着重论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载细观力学模型。在假设基底金属为粘塑性材料,纤维与涂层为横观各向同性弹性材料的前提下,从复合材料内部组分的细观力学关系入手,利用平均应力应变的概念,分析了材料在热... 详细信息

本文着重论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载细观力学模型。在假设基底金属为粘塑性材料,纤维与涂层为横观各向同性弹性材料的前提下,从复合材料内部组分的细观力学关系入手,利用平均应力应变的概念,分析了材料在热机械载荷作用下的应力应变关系。针对金属基底的粘塑性特性,选择了Bodner-Partom模型作为金属的基本本构关系,并进一步将主要问题归纳为可以数值求解的以时间为自变量的一阶常微分方程组的初值问题。

关键词：纤维增强金属基复合材料涂层效应粘塑性热机械加载

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金属基复合材料热机械疲劳加载模型的数值解法和应用

金属基复合材料热机械疲劳加载模型的数值解法和应用

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全国第八届热疲劳学术会议

作者：牛莉莎郑岩胡齐阳施惠基清华大学工程力学系清华大学工程力学系清华大学工程力学系清华大学工程力学系

本文论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载模型的数值解法和工程应用实例。热机械加载三层细观力学模型归纳为一阶常微分方程组的初值问题,在考虑数值求解的方法时采用了经典的4阶Runge-Kutta法。对细观模型层间的应... 详细信息

本文论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载模型的数值解法和工程应用实例。热机械加载三层细观力学模型归纳为一阶常微分方程组的初值问题,在考虑数值求解的方法时采用了经典的4阶Runge-Kutta法。对细观模型层间的应力分配系数的确定,进行了详细的讨论。选择了常用的铝基复合材料,计算其在温度循环和机械应变循环同相位和反相位两种情况下材料总体和各组分的力学响应。计算得到了材料的涂层处的应力状态以及它对复合材料整体热机械加载性能的影响。

关键词：纤维增强金属基复合材料涂层效应粘塑性热机械加载

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纤维增强金属基复合材料热机械循环加载力学模型

纤维增强金属基复合材料热机械循环加载力学模型

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第十二届全国疲劳与断裂学术会议

作者：牛莉莎郑岩胡齐阳施惠基清华大学工程力学系

着重论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载细观力学模型。在假设基底金属为粘塑性材料,纤维与涂层为横观各向同性弹性材料的前提下,从复合材料内部组分的细观力学关系入手,利用平均应力应变的概念,分析材料在热机械载... 详细信息

着重论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载细观力学模型。在假设基底金属为粘塑性材料,纤维与涂层为横观各向同性弹性材料的前提下,从复合材料内部组分的细观力学关系入手,利用平均应力应变的概念,分析材料在热机械载荷作用下的应力应变关系。针对金属基底的粘塑性特性,选择Bodner Partom模型作为金属的基本本构关系,并进一步将主要问题归纳为可以数值求解的以时间为自变量的一阶常微分方程组的初值问题

关键词：纤维增强金属基复合材料涂层效应粘塑性热机械加载

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金属材料应变率相关的塑性变形细观机制

金属材料应变率相关的塑性变形细观机制

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塑性力学新进展——2011年全国塑性力学会议

作者：施惠基蔡明春牛莉莎清华大学航天航空学院工程力学系(ALM)

金属材料发生塑性变形的阻力通常与加载的应变率有关。本文从塑性变形的唯象描述和细观演化机制出发,对金属材料在较大的应变率范围内(10～10s)发生塑性变形所涉及的变形机制转变、转变临界条件等问题进行探讨。并建立由热激活机制为基... 详细信息

金属材料发生塑性变形的阻力通常与加载的应变率有关。本文从塑性变形的唯象描述和细观演化机制出发,对金属材料在较大的应变率范围内(10～10s)发生塑性变形所涉及的变形机制转变、转变临界条件等问题进行探讨。并建立由热激活机制为基础的本构方程,对金属材料应变率相关的宏观力学行为进行预测。

关键词：塑性变形应变率热激活机制位错倍增位错拖曳

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