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中高熵合金的异构设计及其强韧化机理

科学通报 2024年第26期69卷 3864-3886页

作者：邢汉峥李晓雁清华大学工程力学系北京100084

不同于传统合金,中高熵合金的多主元元素设计使其展示出了独特的结构特征,并表现出中高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应.因此,中高熵合金展示了优异的力学性能,如超高的强度、良好的延展性、突出的耐磨性、抗腐蚀性... 详细信息

不同于传统合金,中高熵合金的多主元元素设计使其展示出了独特的结构特征,并表现出中高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应.因此,中高熵合金展示了优异的力学性能,如超高的强度、良好的延展性、突出的耐磨性、抗腐蚀性.然而,中高熵合金依然面临着与传统金属和合金材料同样的强度-延展性相互制约的挑战.通过对中高熵合金的元素成分比例和加工工艺进行设计与调控,其内部能够形成稳定的跨尺度的异质结构,包括原子尺度的局域化学有序、纳米尺度的析出相、亚微米尺度的第二相或晶内缺陷(如纳米孪晶、位错等)以及微米尺度的多模晶粒尺寸.这些通过精心设计的加工工艺引入的、或是在塑性变形过程形成的跨尺度的异质结构能够显著影响材料的塑性变形机制.跨尺度的异质结构能够在阻碍位错运动的同时提高加工硬化能力,从而提高材料强度,并改善材料的延展性.因此,异构设计有助于实现中高熵合金强度与延展性的协同提升.本文对近年来关于中高熵合金的不同尺度的异构设计工作进行了总结评述,同时揭示了不同异构中高熵合金所对应的强韧化机理,最后总结了中高熵合金中异质结构与变形机制和力学性能之间的关系,并对今后研究的重点和方向进行了展望.

关键词：中高熵合金异质结构塑性变形力学性能强韧化机理

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清华大学工程力学研究班的历史回顾与思考

力学与实践 2011年第6期33卷 97-100页

作者：余寿文清华大学航天学院工程力学系北京100084

本文对清华大学工程力学研究班的历史进行了回顾与思考,从工程力学研究班的诞生,研究班的宗旨和培养目标,研究班的班务委员会的组成,课程的设置,教师的遴选,学员的来源和选拔或选派,专题与毕业论文等方面,论述了钱学森先生的"技术科学"... 详细信息

本文对清华大学工程力学研究班的历史进行了回顾与思考,从工程力学研究班的诞生,研究班的宗旨和培养目标,研究班的班务委员会的组成,课程的设置,教师的遴选,学员的来源和选拔或选派,专题与毕业论文等方面,论述了钱学森先生的"技术科学"思想,指引了清华大学工程力学研究班的创建。

关键词：工程力学研究班 “技术科学”思想回顾与思考

钱学森技术科学思想指导清华大学工程力学研究班的创建

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钱学森技术科学思想指导清华大学工程力学研究班的创建

钱学森技术科学思想指导清华大学工程力学研究班的创建

新世纪力学研讨会——钱学森技术科学思想的回顾与展望

阐述了钱学森先生技术科学思想在清华大学工程力学研究班创建过程中的体现。正是在钱学森先生技术科学思想的指引下,导致了在我国工科院校成立了一批工程力学专业,而清华大学工程力学研究班为这一过程起了先导作用。文中还介绍了钱学森... 详细信息

阐述了钱学森先生技术科学思想在清华大学工程力学研究班创建过程中的体现。正是在钱学森先生技术科学思想的指引下,导致了在我国工科院校成立了一批工程力学专业,而清华大学工程力学研究班为这一过程起了先导作用。文中还介绍了钱学森先生近十年给我系写的两封信,表达了他对工程力学发展前景的乐观和对力学与工程相结合的重视。

关键词：钱学森清华大学工程力学研究班技术科学

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钱学森技术科学思想指导清华大学工程力学研究班的创建

钱学森科学贡献暨学术思想研讨会

作者：张维杜庆华余寿文章光华杨卫殷亚俊冯西桥清华大学工程力学系

钱学森技术科学思想的形成1934年,钱学森毕业于上海交通大学机械系,同年考上清华大学公费留美。1935年赴美留学,师从著名的冯·卡门教授,攻读航空工程博士学位。1937年,冯·卡门教授曾应邀访问清华大学。他于"七七事变"前夕经由莫斯科...

钱学森技术科学思想的形成1934年,钱学森毕业于上海交通大学机械系,同年考上清华大学公费留美。1935年赴美留学,师从著名的冯·卡门教授,攻读航空工程博士学位。1937年,冯·卡门教授曾应邀访问清华大学。他于"七七事变"前夕经由莫斯科安抵北平,7月9日经南京转赴南昌,亲

关键词：

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纳尺度热传导中声子波动行为的物理及建模

计算物理 2024年

作者：刘彬黄云帆王沫然清华大学工程力学系

纳尺度热传导引起人们的广泛关注，不仅因其内在载热声子表现出独特的输运行为，还在于其解决电子器件热管理问题以及提升热电转化能力中的巨大潜力。本文回顾了近三十年纳尺度热传导理论和模拟方面的研究进展，特别是介绍并讨论了纳尺... 详细信息

纳尺度热传导引起人们的广泛关注，不仅因其内在载热声子表现出独特的输运行为，还在于其解决电子器件热管理问题以及提升热电转化能力中的巨大潜力。本文回顾了近三十年纳尺度热传导理论和模拟方面的研究进展，特别是介绍并讨论了纳尺度相干热传导机制和基于波动和粒子两种图像的研究方法，以及这些方法在描述载热声子波动行为上的优势和局限。最后，刨析了纳尺度热传导研究领域面临的挑战并展望了未来可能的发展方向，以期推动对载热声子波粒二象性深入理解，并促进其在关键领域中的应用。

关键词：纳尺度热传导相干热传导声子热输运波动效应

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活性-非活性细胞界面动力学模型

四川大学学报（医学版） 2024年第1期55卷 39-46页

作者：张德清张豪舜李博清华大学工程力学系生物力学与医学工程研究所北京100084

目的利用活性液晶理论模型探究活性-非活性细胞界面的形貌动力学。方法采用活性液晶理论建立连续介质力学模型;通过对细胞单层的活性设置建立活性-非活性界面;通过有限差分及格子玻尔兹曼方法对理论方程进行数值求解分析。结果活性-非... 详细信息

目的利用活性液晶理论模型探究活性-非活性细胞界面的形貌动力学。方法采用活性液晶理论建立连续介质力学模型;通过对细胞单层的活性设置建立活性-非活性界面;通过有限差分及格子玻尔兹曼方法对理论方程进行数值求解分析。结果活性-非活性细胞单层界面呈现3种典型界面形貌,分别为直界面、波浪界面和指形界面。对于直界面,细胞取向在界面处垂直界面分布,−1/2拓扑缺陷聚集在界面,界面带负电属性;对于波浪界面,细胞取向在界面处无明显偏好,界面拓扑电荷数呈电中性;对于指形界面,细胞取向在界面处呈切向排列,+1/2拓扑缺陷聚集界面,驱动指形结构生长,界面带正电属性。结论界面处细胞排列取向会显著影响活性-非活性细胞界面形貌,这与界面的拓扑缺陷动力学密切相关。

关键词：活性细胞界面拓扑缺陷

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神经元轴突线粒体长距离转运的力生物学

生物化学与生物物理进展 2024年第9期51卷 2028-2036页

作者：赵虎成孙艳丽钱舒乐冯西桥清华大学航天航空学院工程力学系生物力学与医学工程研究所北京100084

作为极性细胞,神经元由胞体、网状的树突和细长并具有分支的轴突构成。完成分化的神经元在脊椎动物的整个生命周期中要保持正常的生理功能,需要大量的能量来维持静息电位与突触传递。神经元主要依赖于线粒体氧化磷酸化产生的ATP提供能... 详细信息

作为极性细胞,神经元由胞体、网状的树突和细长并具有分支的轴突构成。完成分化的神经元在脊椎动物的整个生命周期中要保持正常的生理功能,需要大量的能量来维持静息电位与突触传递。神经元主要依赖于线粒体氧化磷酸化产生的ATP提供能量。神经元通过长距离运输与锚定将健康的线粒体运送并富集到轴突分支突触前末梢等能量消耗较大的区域,同时将轴突末梢老化或受损的线粒体反向转运到胞体进行清除。本文结合作者自己的研究从力学的观点,论述在驱动力作用下线粒体是如何克服阻力在轴突进行长距离运输。综述内容包括微管的极性、微管马达蛋白、线粒体衔接蛋白复合物、线粒体与锚定蛋白相互作用、细胞内阻力、线粒体与内质网的相互作用、线粒体生成、裂变、融合、分裂、质量控制等方面。这些新颖的观点将为认识由线粒体运输障碍引起的神经系统疾病提供重要的参考。

关键词：线粒体转运轴突驱动力锚定

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原子尺度断裂模拟进展

力学学报 2024年第2期56卷 347-364页

作者：丁彬高源陈玉丽李晓雁北京航空航天大学固体力学研究所北京100191 清华大学工程力学系北京100084

材料/结构的断裂是一个多尺度过程,绝大多数断裂过程都涉及到原子键的断裂,因此原子尺度的演化对材料的宏观断裂行为有重要影响.随着实验技术的飞速进步,高清电子显微镜已经可以观察到原子尺度的裂纹,而计算能力的日渐强大使得原子尺度... 详细信息

材料/结构的断裂是一个多尺度过程,绝大多数断裂过程都涉及到原子键的断裂,因此原子尺度的演化对材料的宏观断裂行为有重要影响.随着实验技术的飞速进步,高清电子显微镜已经可以观察到原子尺度的裂纹,而计算能力的日渐强大使得原子尺度模拟成为揭示实验现象背后的断裂机制、研究众多典型纳米结构材料断裂行为的有力工具.在本综述文章中,首先介绍了原子尺度断裂模拟的加载方法,包括均匀加载、速度梯度加载、K场加载和静水应力加载,并综合对比了上述加载方法的适用范围,然后给出了基于原子尺度信息定量计算断裂韧性的方法,包括能量释放率法、线下面积积分法、临界应力强度因子法、原子尺度内聚力模型法和原子尺度J积分法.随后介绍了近年来有代表性的不同类型的纳米结构材料(包括单晶、多晶、孪晶等晶体结构,非晶结构,异质界面结构)断裂行为模拟研究,例如钝化处理的单晶硅太阳能电池裂纹抗力大大增加、锂离子电池中锂化浓度控制的硅电极韧脆转变、错配应力驱动界面自发分层一步制备大尺度纳米硅片.这些研究结果揭示了实验现象背后的机理,同时和实验结果的一致性也印证了原子尺度模拟的可靠性与准确性.最后强调了原子尺度模拟面临的一些问题和挑战,并对将来的发展方向进行了展望.

关键词：纳米结构材料断裂行为断裂韧性原子尺度模拟

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温变下基于奇异谱分析的机电阻抗损伤识别法

振动．测试与诊断 2024年第1期44卷 113-120,201页

作者：陈文捷肖黎屈文忠武汉大学工程力学系武汉430072

为消除温度变化对损伤识别的影响,采用奇异谱分析(singular spectrum analysis,简称SSA)方法处理阻抗信号以分离不受温度变化影响的信号分量,提出结合t-分布随机邻域嵌入(t-distribution stochastic neighbor embedding,简称t-SNE)与K... 详细信息

为消除温度变化对损伤识别的影响,采用奇异谱分析(singular spectrum analysis,简称SSA)方法处理阻抗信号以分离不受温度变化影响的信号分量,提出结合t-分布随机邻域嵌入(t-distribution stochastic neighbor embedding,简称t-SNE)与K均值聚类算法的无监督机器学习方法,进一步处理信号分量实现损伤识别。为验证该方法的可行性,以螺栓组连接的铝板结构作为实验对象进行温度变化工况下螺栓松动机电阻抗损伤识别实验。结果表明,应用SSA方法得到的信号分量能在温度变化影响下有效识别螺栓松动状态,各工况识别准确率均达到98%以上,证明了所提出方法对消除温度变化影响的有效性。

关键词：损伤检测机电阻抗温度变化奇异谱分析 t-分布随机邻域嵌入