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2025
02-07

類聚合物網(wǎng)絡(luò)的非局部本征斷裂能
經(jīng)典的Lake-Thomas模型認(rèn)為彈性體的斷裂是由于穿過裂紋面單層分子鏈的斷裂所引起，如圖1所示。當(dāng)裂紋擴展時，分子鏈被逐漸拉伸狀態(tài)繼而斷裂。分子鏈斷裂所釋放的彈性能貢獻(xiàn)了彈性體的本征斷裂能(intrinsicfractureenergy）。然而，最近的研究發(fā)現(xiàn)Lake-Thomas模型所預(yù)測的本征斷裂能低估實際本征斷裂能約1-2個數(shù)量級。基于此，來自麻省理工大學(xué)趙選賀教授團隊，通過實驗和模擬研究了具有不同缺陷、分散度、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和長度尺度的二維和三維聚合物網(wǎng)絡(luò)的斷裂機制，證明了類聚合物網(wǎng)絡(luò)的本
2025
01-23

深入解析橡膠疲勞試驗機的工作原理與測試方法
一、橡膠疲勞試驗機的工作原理橡膠疲勞試驗機是一種專門用于測試橡膠材料疲勞性能的設(shè)備。其基本原理是利用交變應(yīng)力對橡膠材料進行疲勞測試，以模擬實際使用過程中可能出現(xiàn)的各種疲勞情況。在測試過程中，試樣被固定在兩個夾具之間，一個固定，一個可移動。通過向可移動夾具施加周期性的拉伸或壓縮載荷，使試樣產(chǎn)生交變應(yīng)變。這種交變應(yīng)變會模擬出試樣在實際使用中可能受到的反復(fù)應(yīng)力，從而評估其疲勞性能。不同類型的橡膠疲勞試驗機可能采用不同的工作原理。例如，低頻疲勞試驗機通?；陔娨核欧砉ぷ鳎诓牧系脑囼炦^程中依靠液壓作
2025
01-13

基于局部應(yīng)變法考慮殘余應(yīng)力的表面硬化缺口件的兩點疲勞強度評估
背景簡介在制造齒輪、軸承或軸等高應(yīng)力部件時，通常使用表面硬化工藝來提高中低強度鋼的抗疲勞和耐磨性。因此，不均勻的材料特性（如強度和硬度梯度以及殘余應(yīng)力）被引入部件中。因此，硬化表面層比部件內(nèi)部的低強度芯材表現(xiàn)出更好的機械特性，因為它具有更高的強度和引入的壓縮殘余應(yīng)力，從而延長了疲勞壽命。與彈性變形行為不同，兩個材料區(qū)域的彈塑性不同，而表層表現(xiàn)出更高的屈服點，因此對塑性變形的抵抗力明顯更高。然而，根據(jù)部件的幾何形狀和施加的載荷，塑性變形可能首先發(fā)生在表面層或芯材中。由于組件中的材料特性不均勻，因此
2025
01-13

基于集成卷積和圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)力學(xué)場預(yù)測
摘要：文章介紹了CompINet，一個結(jié)合圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來預(yù)測復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)中力學(xué)場的框架。準(zhǔn)確分析局部力學(xué)場（如應(yīng)力）對于預(yù)測復(fù)合材料性能、失效和制定修復(fù)策略至關(guān)重要。CompINet利用圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的力量來捕捉復(fù)合材料的微觀細(xì)節(jié)，特別是纖維的位置和它們之間的距離。該框架在預(yù)測復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)中的微觀尺度機械場方面取得了顯著的準(zhǔn)確性和一致性，而所需的數(shù)據(jù)量比現(xiàn)有的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法少20倍。CompINet在線性和非線性復(fù)合材料分析方面都提供了顯著的改進。PART01一.引言復(fù)合材料因其優(yōu)
2025
01-10

2024年Nature Communications水凝膠合集1（10篇）
文獻(xiàn)1：利用酶驅(qū)動的機械反應(yīng)來改變水凝膠的形狀NatureCommunications(IF14.7)PubDate:2024-01-04,DOI:10.1038/s41467-023-44607-y4D打印技術(shù)將3D打印和刺激響應(yīng)材料相結(jié)合，能夠高效構(gòu)建復(fù)雜的3D對象。然而，與智能軟材料不同的是，由于陶瓷的變形能力極弱，陶瓷的4D打印是一個巨大的挑戰(zhàn)。南方科技大學(xué)機械與能源工程系葛锜教授與西安交通大學(xué)原超副教授研究團隊報告了一種可行且高效的制造和設(shè)計方法，以實現(xiàn)陶瓷的直接4D打印。光固化陶瓷彈
2025
01-09

仿心臟瓣膜的柔軟抗疲勞水凝膠 - 2500萬次超高疲勞壽命
水凝膠具有高含水量和良好的生物相容性，其中抗疲勞性能的優(yōu)劣是決定水凝膠應(yīng)用的關(guān)鍵。近年來，研究人員提出了多種抗疲勞水凝膠的設(shè)計策略，其中一類是通過添加纖維來實現(xiàn)高疲勞性能，然而纖維往往會導(dǎo)致較高的彈性模量，失去與生物組織匹配的柔順性。近日，西安交通大學(xué)唐敬達(dá)教授團隊仿照心臟瓣膜組織的軟基質(zhì)-彎曲膠原纖維的復(fù)合結(jié)構(gòu)，制備了針織纖維-PVA復(fù)合水凝膠，同時實現(xiàn)了高疲勞門檻值與低模量，并將該復(fù)合水凝膠制成了心臟瓣膜假體，具有2500萬次的超高疲勞壽命。論文以Asoftａndfatigue-resist
2025
01-09

共晶高熵合金相界亞種相關(guān)的高溫疲勞開裂機理
共晶高熵合金相界亞種相關(guān)的高溫疲勞開裂機理在高溫結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域，高熵合金因其在強塑性調(diào)控上展現(xiàn)出的潛力而受到關(guān)注。然而，相界作為潛在的薄弱點，可能會引發(fā)高熵合金疲勞開裂。近期，伯明翰大學(xué)、南京航空航天大學(xué)以及牛津大學(xué)的研究團隊合作探究了高熵合金相界亞種相關(guān)的高溫疲勞開裂機理，研究成果以“FCC/B2phaseboundaryvariant-sensitivefatiguecrackinginaeutectichighentropyalloyathightemperature”為題，在國際學(xué)術(shù)期刊《
2024
12-17

基于缺陷特征與機器學(xué)習(xí)的增材制造鈦合金高周疲勞壽命預(yù)測
基于缺陷特征與機器學(xué)習(xí)的增材制造鈦合金高周疲勞壽命預(yù)測劉堯，高祥熙，朱思銚，何玉懷，許巍*中國航發(fā)北京航空材料研究院，北京100095近年來，增材制造技術(shù)不斷提升，但增材制造件內(nèi)部隨機分布的缺陷仍難以避免。微小缺陷對疲勞性能的影響難以通過傳統(tǒng)物理模型準(zhǔn)確預(yù)測。隨著缺陷特征復(fù)雜性和數(shù)據(jù)維度的增加，依賴于物理公式的模型預(yù)測變得愈發(fā)困難，尤其針對考慮氣孔缺陷的增材制造材料高周疲勞壽命預(yù)測中，傳統(tǒng)模型的適用性顯著降低。這種局限性迫切需要引入基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器學(xué)習(xí)方法，通過挖掘缺陷特征參數(shù)與疲勞性能間的潛
2024
12-13

髖關(guān)節(jié)植入物耐久性測試：摩擦磨損試驗機的核心作用
髖關(guān)節(jié)植入物作為髖關(guān)節(jié)疾病治療中的關(guān)鍵醫(yī)療器械，其耐久性和長期使用效果直接關(guān)系到患者的康復(fù)和生活質(zhì)量。為了確保髖關(guān)節(jié)植入物的安全性和可靠性，必須進行嚴(yán)格的耐久性測試。其中，摩擦磨損試驗機在這一測試過程中發(fā)揮著核心作用。一、摩擦磨損試驗機的工作原理摩擦磨損試驗機是一種專門用于模擬和測試材料或構(gòu)件在摩擦磨損條件下的性能的設(shè)備。對于髖關(guān)節(jié)植入物而言，該設(shè)備通過模擬人體行走、跑步等運動狀態(tài)，對植入物進行摩擦磨損測試。設(shè)備主要由摩擦對、運動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和測量系統(tǒng)組成。摩擦對通常由模擬人體髖關(guān)節(jié)的部件(如
2024
11-26

高溫環(huán)境下的材料強度與韌性：高溫力學(xué)試驗機的應(yīng)用解析
在高溫環(huán)境中，材料的強度和韌性是決定其可靠性和耐久性的關(guān)鍵因素。為了深入了解材料在高溫條件下的力學(xué)性能，高溫力學(xué)試驗機成為了重要的工具。本文將詳細(xì)解析高溫力學(xué)試驗機在高溫環(huán)境下評估材料強度和韌性的應(yīng)用，以及它如何幫助科研人員和企業(yè)優(yōu)化材料性能。一、高溫力學(xué)試驗機的工作原理高溫力學(xué)試驗機通過精確控制試驗環(huán)境的溫度和應(yīng)力條件，對材料進行拉伸、壓縮、彎曲等力學(xué)性能測試。其核心部件包括加熱系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、力學(xué)加載系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。加熱系統(tǒng)負(fù)責(zé)將試驗環(huán)境加熱至預(yù)設(shè)的高溫，溫控系統(tǒng)則確保試驗過程中溫度的穩(wěn)
2024
11-07

潘曉晴教授再發(fā)Nature?。?！
01【科學(xué)背景】單層鐵硒（1ucFeSe）是近年來超導(dǎo)研究中的一個重要領(lǐng)域，因其在SrTiO3（STO）基底上展現(xiàn)出的顯著提高的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tc），這使得其在量子計算、能源存儲和傳感器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。這種高Tc現(xiàn)象與電子-聲子耦合（EPC）密切相關(guān)，但其微觀機制仍然不明確，特別是在界面處的耦合行為上，引起研究者們對該領(lǐng)域的深入探索?，F(xiàn)有研究表明，界面玻色子模式與超導(dǎo)性之間的關(guān)系是理解Tc增強的關(guān)鍵因素。然而，聲子模式的具體貢獻(xiàn)和與電子的耦合強度之間的關(guān)系尚未得到充分闡明。02【創(chuàng)新成
2024
10-23

【3D打印仿生超材料】多功能仿生超材料聲-力性能高效設(shè)計及調(diào)控方法
多功能仿生超材料聲-力性能高效設(shè)計及調(diào)控方法在航空航天、軌道交通、建筑制造等眾多工程領(lǐng)域，噪聲和沖擊危害無處不在，迫切需要能夠同時吸收聲音和應(yīng)力波能量的材料。針對這一挑戰(zhàn)，香港大學(xué)陸洋教授、中南大學(xué)王中鋼教授和香港理工大學(xué)余翔助理教授合作開展研究，以烏賊骨為靈感，通過弱耦合設(shè)計，提出了具有的吸聲和機械性能的生物啟發(fā)型結(jié)構(gòu)化超材料。該超材料通過選擇性激光熔化（SLM）增材制造技術(shù)制造，使用高強度Ti6Al4V合金。Ti6Al4V合金提供了高強度、耐腐蝕性和高溫性能，有助于穩(wěn)定的吸聲。實驗結(jié)果表明：
2024
10-23

原位拉伸疲勞試驗機操作與維護指南
原位拉伸疲勞試驗機是一種重要的材料測試設(shè)備，能夠模擬材料在拉伸載荷下的疲勞行為，對于評估材料的耐久性、強度及使用壽命具有重要意義。為確保實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性，以下是該設(shè)備的操作與維護指南：一、操作指南設(shè)備檢查在開始實驗前，應(yīng)仔細(xì)檢查原位拉伸疲勞試驗機的各個部件是否安裝牢固、接線是否正確、顯示是否準(zhǔn)確等。確保設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。檢查電源線路是否安全可靠，接地是否符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。樣品準(zhǔn)備與安裝根據(jù)實驗要求，選擇合適的樣品，并確保其尺寸、形狀和質(zhì)量符合測試標(biāo)準(zhǔn)。將樣品固定在試驗機的夾持裝置上，調(diào)整夾
2024
10-16

北大最新Nature!
獲得高質(zhì)量微米級鈣鈦礦厚膜是實現(xiàn)高效和穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池的關(guān)鍵，但仍然存在諸多挑戰(zhàn)。北京大學(xué)朱瑞、龔旗煌、北京航空航天大學(xué)羅德映教授、牛津大學(xué)HenryJ.Snaith教授、劍橋大學(xué)SamuelD.Stranks教授和寧波東方理工大學(xué)（暫名）韓兵助理教授為論文的共同通訊作者報道了一種通過形成相干晶界來生產(chǎn)高質(zhì)量、微米厚鈣鈦礦薄膜的有效方法，在穩(wěn)定的大氣中，高米勒指數(shù)的晶粒生長在低米勒指數(shù)的晶粒上。所得到的微米厚的鈣鈦礦薄膜，具有增強的晶界和晶粒，表現(xiàn)出穩(wěn)定的材料性能和優(yōu)異的光電性能。小面積太
2024
09-23

西安交大，最新Nature!
01【科學(xué)背景】具有鋼樣超高強度和類似聚合物超高柔韌性的金屬合金長期以來被期望用于很多新興技術(shù)，如變形飛機和人造肌肉等。這種非常規(guī)的屬性組合能夠以較低的驅(qū)動成本實現(xiàn)較大的可恢復(fù)形狀變化，同時在大載荷下能夠提供強大的抗斷裂、屈服破壞能力。然而，要實現(xiàn)“強而柔韌”的合金制造是挑戰(zhàn)性的，這需要在強度和柔韌性之間進行不可避免的權(quán)衡。在過去的幾十年里，人們努力尋找同時具有高強度和低模量的金屬合金，但仍然無法獲得既具有鋼樣高屈服強度（σy1GPa），又同時具有聚合物樣低模量（E≈10GPa）的合金。02【創(chuàng)
2024
09-20

如何有效利用動態(tài)疲勞試驗機提升產(chǎn)品壽命
動態(tài)疲勞試驗機作為材料科學(xué)和工程領(lǐng)域的重要工具，對于評估產(chǎn)品的耐久性、預(yù)測產(chǎn)品在實際使用中的壽命具有重要意義。以下是從理論到實踐，關(guān)于如何有效利用動態(tài)疲勞試驗機提升產(chǎn)品壽命的詳細(xì)探討。一、理論基礎(chǔ)1.疲勞理論概述疲勞是指材料在反復(fù)或交變應(yīng)力(或應(yīng)變)作用下，性能逐漸退化并最終導(dǎo)致破壞的現(xiàn)象。疲勞破壞是工程結(jié)構(gòu)件失效的主要原因之一，因此，理解疲勞機理、預(yù)測疲勞壽命對于產(chǎn)品設(shè)計、制造和使用至關(guān)重要。2.動態(tài)疲勞試驗機原理動態(tài)疲勞試驗機通過模擬實際工況下的交變應(yīng)力或應(yīng)變，對試樣進行反復(fù)加載，以加速疲勞
2024
08-12

從理論到實踐：橡膠疲勞試驗機在產(chǎn)品開發(fā)中的角色
橡膠疲勞試驗機在產(chǎn)品開發(fā)過程中扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅是理論研究的重要工具，更是將理論轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的關(guān)鍵橋梁。以下是從理論到實踐兩個層面，探討橡膠疲勞試驗機在產(chǎn)品開發(fā)中的角色。一、理論層面提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持：橡膠疲勞試驗機通過模擬實際使用環(huán)境中的重復(fù)應(yīng)力或應(yīng)變條件，對橡膠材料進行各種疲勞試驗。這些試驗數(shù)據(jù)為橡膠材料的力學(xué)性能、疲勞壽命等提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持，有助于理論模型的建立和驗證。深化對橡膠疲勞機理的理解：試驗過程中，橡膠疲勞試驗機能夠監(jiān)測并記錄橡膠材料在疲勞過程中的性能變化，如裂紋萌生、
2024
08-07

水凝膠材料的彈性力學(xué)研究
研究背景：水凝膠最大的彈性應(yīng)變與聚合物交聯(lián)之間的鏈段數(shù)的關(guān)系可以被描述為，有學(xué)者曾使用不固定的滑環(huán)交聯(lián)策略來有效地增加拉伸過程中的值，使材料能夠通過從橫向拉伸而額外拉伸，最大彈性應(yīng)變最終可達(dá)到。然而，水凝膠的雙軸變形仍然具有挑戰(zhàn)性，共價交聯(lián)或不固定的滑環(huán)交聯(lián)由于雙軸變形的鎖定而極大地限制了材料的拉伸性，使得等雙軸拉伸加載下的最大線性應(yīng)變比單軸拉伸下的低30%。為了使材料達(dá)到更高的的雙軸可逆性彈性變形，清華大學(xué)化學(xué)系王朝課題組通過引入可逆的串珠鏈結(jié)構(gòu)，是材料擁有更寬的彈性范圍。在周期性機械應(yīng)變下，
2024
07-26

北科大&香港大學(xué)&北京工業(yè)大學(xué)重磅Science！
繼2022年3月17日，北京工業(yè)大學(xué)以第一單位在Science發(fā)表研究論文以來，時隔兩年，今日再發(fā)Science！此外據(jù)悉，早在2024年1月3日，北京工業(yè)大學(xué)剛以第一完成單位在《Nature》發(fā)表首篇論文。陶瓷材料固有的脆性，主要由于剛性離子或共價鍵結(jié)構(gòu)限制了原子的運動，是一個長期存在的挑戰(zhàn)。這一特性阻礙了陶瓷材料中位錯的形核，從而阻礙了通過金屬中常用的位錯工程策略來提高其塑性。尋找一種能夠在陶瓷材料中持續(xù)生成位錯的策略，可能會提高其塑性。在此，來自香港大學(xué)的黃明欣、北京科技大學(xué)的陳克新以及北
2024
07-24

雙軸原位試驗機的實際應(yīng)用及案例分享
前言目前研究材料變形主要采用單軸力學(xué)試驗方法。單軸力學(xué)實驗操作簡單，容易得到較為可靠的試驗數(shù)據(jù)，在工業(yè)應(yīng)用和實驗研究中被廣泛利用。但是在實際服役過程中材料通常會受到多軸載荷的作用而發(fā)生斷裂失效，這使得材料的力學(xué)響應(yīng)、變形機理及失效機制較單軸而言要復(fù)雜的多。此外，在不同成型工藝的加工過程中材料也常處于多軸應(yīng)力狀態(tài)，在成型過程中出現(xiàn)的制耳現(xiàn)象，沖壓件斷裂位置和極限成型高度的改變等現(xiàn)象都與板材在成型過程中的多軸力學(xué)響應(yīng)有關(guān)。十字形試樣雙軸試驗可以準(zhǔn)確地進行任意應(yīng)力或應(yīng)變比下板材的彈塑性變形，經(jīng)常用于確

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