砂岩变形破坏的微观特性

砂岩变形破坏的微观特性＊张梅英袁建新（中国科学院武汉岩土力学研究所，武汉４３００７１）砂岩的变形破坏机制，仍是岩土工程力学的重要研究课题。作者利用扫描电镜对砂岩进行了外力作用下微结构变化的实时观测以及经三轴剪切试验后在破坏试样的不同部位取样观察其微结...     

CMOS工艺兼容多晶硅压力敏感膜的设计与加工

在MEMS表面加工工艺中 ,多晶硅薄膜是微结构的重要组成部分。本文考虑加工工艺中残余应力的影响和多晶硅材料的强度范围 ,建立多晶硅膜的大变形模型 ,设计可用于压力传感器应用的多晶硅薄膜几何尺寸。采用有限元方法对多晶硅薄膜进行力学分析和设计验证 ,提出了CMOS工艺兼容的多晶硅压力敏感膜的加工方法 ,并且根据所设计的工艺进行了电容式压力传感器微结构的加工 ,加工结果说明了多晶硅薄膜设计的合理性和CMOS兼容工艺的可行性     

CMOS工艺兼容多晶硅压力敏感膜的设计与加工

在MEMS表面加工工艺中,多晶硅薄膜是微结构的重要组成部分.本文考虑加工工艺中残余应力的影响和多晶硅材料的强度范围,建立多晶硅膜的大变形模型,设计可用于压力传感器应用的多晶硅薄膜几何尺寸.采用有限元方法对多晶硅薄膜进行力学分析和设计验证,提出了CMOS工艺兼容的多晶硅压力敏感膜的加工方法,并且根据所设计的工艺进行了电容式压力传感器微结构的加工,加工结果说明了多晶硅薄膜设计的合理性和CMOS兼容工艺的可行性.     

CMOS工艺兼容多晶硅压力敏感膜的设计与加工

在MEMS表面加工工艺中，多晶硅薄膜是微结构的重要组成部分。本文考虑加工工艺中残余应力的影响和多晶硅材料的强度范围，建立多晶硅膜的大变形模型，设计可用于压力传感器应用的多晶硅薄膜几何尺寸。采用有限元方法对多晶硅薄膜进行力学分析和设计验证，提出了CMOS工艺兼容的多晶硅压力敏感膜的加工方法，并且根据所设计的工艺进行了电容式压力传感器微结构的加工，加工结果说明了多晶硅薄膜设计的合理性和CMOS兼容工艺的可行性。     

AFM观察Ni-Fe纳米晶材料塑性形变的微观特征

纳米晶材料力学性质的研究一直得到材料科学及凝聚态物理研究者的广泛重视，其原因在于纳米材料具有不同于常规多晶材料的力学性质，如纳米金属的屈服强度高、低温超塑性、超延展性。用不同的实验方法如硬度、弯曲、拉伸等研究纳米晶材料的塑性形变机理的力学行为。尽管一些现象已有很好的解释，但其结果不适合小于50nm纳米晶材料，还有纳米晶材料随温度变化形变机理的转变也很少见报道。揭示固体材料形变机制传统方法一般是宏观的力学性能测量和计算机模拟；对塑性形变形貌的直接观察与研究可采取另一条重要途径，原子力显微镜（AFM）恰恰能在实空间定量地提供表面微结构形貌特征，特别是纵向有较高的分辨率（～0．1nm）。本文着重研究AFM观察块体纳米Ni-Fe合金形变形貌与温度行为关系。     

音圈变形镜的设计及其力学特性分析

针对7单元音圈变形镜的结构进行了设计,对镜面进行了力学分析,并基于有限元ANSYS软件对镜面不同材料及物理参数对最大变形量及镜面应力的影响关系进行了仿真。实验结果表明,所设计的音圈变形镜在镜面具有优良力学特性的条件下,基本满足了变形镜对校正量、影响函数等主要性能指标的要求。仿真结果可以为更多驱动单元数的音圈变形镜提供参考。     

基于类水滴状微结构的微通道流动和散热性能研究

为了有效提高微通道散热器的散热性能,设计了 一种含有类水滴状微结构的微通道散热器,并采用仿真模拟方法研究了微通道内类水滴状微结构的数量和高度变化对微通道的压力损失和散热性能的影响.在热流密度为100 W/cm2,入口端流体速度为1 m/s的条件下,设计了 9组不同的含类水滴状微结构微通道.其中的5组通过改变单条微通道内类水滴状微结构的数量进行研究,得出当微结构数量为7时微通道的综合散热性能最优,其微通道底面平均温度下降了 18.42 K,散热系数提高了 37.63％.同时在微结构数量为7的基础上再次设计4组微通道,研究了微结构的高度对微通道散热性能的影响,得出当各微结构的高度沿流体流动方向逐次增高时,散热系数几乎不变,压力损失降低了 11.93％.     

功能玻璃材料研究向何处去

分析了玻璃的发展历史和研究现状,指出其未来发展趋势:低维化、复合化以及集成化.提出了玻璃微结构的形成机制和调控规律以及玻璃微结构对外场的响应机制和功能化原理是实现具有高新功能玻璃材料与器件必须解决的两个关键科学问题.简要介绍了在飞秒激光诱导玻璃功能微结构以及实现超宽带光放大新型玻璃方面的探索性工作.     

薄壁梁的有限元分析及优化

介绍使用有限元方法，对不同物理形状的结构件进行优化的计算力学领域的应用研究，考虑各种约束条件，分析了各种参数如变形、应力、反作用、体积、特征值和特征矢量的灵敏度。     

红细胞的光子中医学研究

红细胞变形性在心脑血管疾病和老年病中起着非常重要的作用.本文从光子中医学的角度研究了中医整体辩证与细胞中医学特征之间的关系,研究了低强度激光和药物对红细胞变形性的生物调节作用. 本文根据中医阴阳的时间理论,界定了低强度激光和与整体阴阳相关的红细胞阴阳,并根据阴阳平行原理和细胞协同转导光信号理论提出了低强度激光调整红细胞变形性的生物信息模型:在第一剂量段(Dose 1),冷光降低红细胞的变形性,暖光提高红细胞的变形性;在第二剂量段(Dose 2),冷光提高红细胞的变形性,暖光降低红细胞的变形性;....Dose 2n低强度激光的效应与Dose 2相同,Dose (2n+1)低强度激光的效应与Dose 1相同.这个模型得到大量实验数据的支持. 根据细胞协同转导光信号理论本文还讨论了红细胞初始状态对低强度激光效应的影响以及低强度激光与药物联合对红细胞变形性的调整作用.(PF3)     

基于某伺服转台的摇臂设计分析

桁架是工程及建筑中常见的一种结构形式,由于其在结构中的重要作用,设计后必须对其进行力学分析。以桁架的结构形式设计了一个伺服转台摇臂,利用ANSYS Workbench软件对其进行强度分析、屈曲分析以及模态分析,得到合理的结构。通过强度分析确定摇臂的结构形式,然后结合屈曲分析得到摇臂的合理尺寸,最后再对摇臂进行模态分析。     

扫描电镜2000N在位拉伸台及其应用

扫描电镜在位拉伸台是一种动态观察和分析材料微观变形形貌及断裂机制的手段 ,在材料科学前沿研究中发挥了重要作用。本室的在位拉伸台是利用 1987年引进的日本日立公司的Ｓ 5 70扫描电镜2 0 0Ｎ在位拉伸台委托北京力学所升级改造而成。经升级后最大载荷提高到 2 0 0 0Ｎ ,且加载、数据采集、曲线绘制全部实现微机控制。通过该系统可以对固体材料受力时的微区变形 ,损伤及破坏演化过程 ,进行跟踪观察、记录、同时绘制载荷、应变曲线。为定量描述材料的力学行为、研究材料的变形、裂纹扩展过程和界面破坏规律提供了一种非常有用的试验设备。1…     

三峡工程坝基花岗岩力学性能的微观分析

本文从矿物组成和微结构特征入手，分析了三峡工程坝区花岗岩的力学性能，通过对新鲜岩样，弱风化（下部）岩样，强风化岩样，全风化岩样的研究，认为大部分弱风化（下部）岩样的矿物组成和微观结构上与新鲜岩样差异不是很大，仍然具有较高的力学强度，强风化，全风化岩人样强度极低，应予彻底清除。同时，文章简述了风化对岩石力学性能的影响，认为风化作用的实质是改变了岩石的微结构以及矿物组成乃至化学成分，从而影响了岩石的力     

在DX—3A扫描电镜上安装拉伸台的研究

研究纺织材料在力学作用下发生相应的变形和破坏的规律性,无疑对合理地确定其加工工艺参数和使用条件有着实际意义。尤其近年来纺织材料在土建、航天等工程领域的应用日益广泛,人们对它的变形和破坏的研究也越来越重视。扫描电镜的附件拉伸台是此项研究的重要手段之一。国产DX—3A扫描电镜没有配备拉伸台,但它具有大的样品室。为满足教学科研的需要,我们自己设计、制造、安装了一个拉伸台。由于借用了原样品台的五个自由度运动系统,所以自制的拉伸台体积小,重量轻、拆装方便,使用灵活。经反复试验、改进,现已拍出部分边菜羊毛的拉伸变形、断裂照片(图1—2)。拉伸台的使用使DX—3A扫描电镜的功能增强,也为我们的科学研究创造了条件。     

基于微结构的光谱特征控制技术

制导武器的发展,对目标的隐身以及多波段隐身提出了更高的要求.提出了通过控制目标表面的微结构来控制目标表面光谱特性的一种新技术.利用麦克斯韦电磁场理论,建立了表面微结构与表面光谱特性关系的理论模型,研究了不同材料以及材料表面微结构对光谱特征的影响,并对微结构光谱特征控制技术在红外隐身中应用的可能性进行了分析.研究结果表明:通过控制目标表面的微结构,可以达到控制目标光谱特征的目的,实现目标的红外隐身,为目标的隐身设计提供了一种新思路.     

多孔硅研究的发展

多年来．人们对多孔硅的制备方法、微结构特征及其化学成分、发光特性以及发光机制等方面做了深入的研究和探讨．文章对这几个方面的研究工作做了介绍．并对目前的研究状况和应用研究中存在的问题进行了分析。制备出均匀性好、发光效率高、性质稳定、机械强度较高的多孔硅是促进其实用化进程的基本途径。人们对多孔硅进行大量研究的目的主要在于获得硅发光集成装置．另外多孔硅的应用研究也体现在光电子器件、光学器件和传感器件3个方面。多孔硅在微电子学、晶片机械加工、生物工艺学等领域也具有潜在的应用价值．     

一种具有波形槽微结构的导光板设计

导光板是背光模组的关键组件,决定了出光效率以及出光均匀性。针对目前导光板的均匀性差和亮度低的问题,通过光学工程软件LightTools对导光板进行了设计,提出了一种新型的具有波形槽微结构的侧光平板式导光板的设计方法,并对微结构的分布方式和其参数进行了设计。结果表明,当矩形分布下的微结构按照规律在导光板上形成波形槽后,能够得到均匀性在80%以上的高性能导光板。相对微结构呈点阵式矩形分布下的导光板的均匀性只有60%～70%而言,这种高性能导光板的均匀性有了很大的提高,且该导光板尺寸在40～60mm范围内变动时,导光板的均匀性均能达到80%以上。     

基于局部纹理统计特征的超声图像体绘制传输函数设计

在直接体绘制的过程中,传输函数的设计是一个关键的步骤,其对最终的绘制质量有着决定性的影响。超声图像有分辨率低、对比度低、充满乘性的斑点噪声等特点,因此很多适用于CT图像的传输函数设计方法并不适用于超声图像。本文通过对超声图像的特点进行研究,给出了一种基于局部纹理统计特征的传输函数设计方法。对超声图像序列在三维空间中提取出每个点的局部纹理统计特征,对这些特征进行聚类分析后,根据每个点所属的类和其到相应聚类中心的距离对其分配包括RGB值和透明度在内的光学属性。由于采用了统计特征作为分类特征,相较于使用梯度特征的传输函数设计方法,我们的方法能够更好地适应超声图像的特性,得到较好的绘制结果。     

不同成因的断层岩中石英的TEM显微构造特征及其成因意义探讨

近十几年来,透射电子显微镜(TEM)在地质科学方面获得了越来越广泛的应用。尤其是矿物的显微结构和构造的研究,已成为不可缺少的手段和方法。近十年来,结合高温高压岩石力学实验技术,利用TEM对实验变形岩中各种矿物的显微构造特征进行许多研究,揭示变形岩石中矿物的显微构造与其所经历的应力、温度、应变速率等环境条件之间的一系列关系。并总结出估算天然变形岩石形成时差异应力的古应力计。本文利用不同力学成因的断层岩中的石英,经离子轰击减薄后,进行了TEM的观察研究。结果表明,地质成因不同,其显微构造特征明显不同。主要认识如下:     

基于MATLAB的圆轴弯扭组合变形分析与应用

对于发生扭转与弯曲组合变形的轴类零件,根据材料的强度条件可以知道导致材料破坏的规律,按照某一强度理论可以确定危险截面与所需直径。但此方法计算量大且效率低。本文列举一典型案例,利用MATLAB软件中的编译器,针对圆轴扭转与弯曲组合变形进行了数值模拟,按照强度理论求得圆轴所需的直径,可以提高计算速度与数据的准确度。并利用MATLAB强大的绘图功能,直观形象的显示圆轴受力计算简图。