刘拥军,教授,博士,硕士生导师,扬州大学理论物理学科负
海底管道悬跨段流致振动实验研究及涡激力模型修正

第24卷第12期 V ol.24 No.12 工 程 力 学 2007年 12 月 Dec. 2007 ENGINEERING MECHANICS153———————————————收稿日期:2006-03-25:修改日期:2006-07-16基金项目:国家自然科学重点基金资助项目(50639030);教育部博士点基金资助项目(20050423002)作者简介:*黄维平(1954),男,浙江人,教授,博士,博导,主要从事海洋工程研究(E-mail: wphuang@); 王爱群(1955),男,山东人,教授,学士,主要从事水利学试验研究(E-mail: ghaq@);李华军(1962),男,山东人,教授,博士,博导,院长,主要从事海洋工程研究(E-mail: huajun@).文章编号:1000-4750(2007)12-0153-05海底管道悬跨段流致振动实验研究及涡激力模型修正*黄维平,王爱群,李华军(中国海洋大学海岸与海洋工程研究所,青岛 266071)摘 要:对输送液体的模型管道进行了涡激振动试验研究,试验结果表明:当理论涡脱频率与管道的固有频率不一致时,作用在振荡管道上的涡激力并非简谐扰力,而是具有一定带宽的窄带随机扰力。
因此,管道的涡激振动响应也是一个随机过程。
当理论涡脱频率与管道的固有频率接近时,管道的涡激振动响应逼近简谐振动。
试验结果也表明:作用在振荡圆柱体上的涡激力频率不仅是流速和圆柱体直径的函数,也是圆柱体固有频率的函数。
关键词:海底管道;涡致振动;试验研究;斯特罗哈频率;涡激升力 中图分类号:TU311.3 文献标识码:AEXPERIMENTAL STUDY ON VIV OF SPAN OF SUBSEA PIPELINEAND IMPROVED MODEL OF LIFT FORCE*HUANG Wei-ping , WANG Ai-qun , LI Hua-jun(Institute of Coastal and Offshore Engineering, Ocean University of China, Qingdao 266071, China)Abstract: Tests for the vortex-induced vibration (VIV) of the models of subsea pipeline with internal flow have been carried out. The results show that if there is a big difference between vortex shedding frequency and natural frequency of cylinder, the lift force acting on oscillating cylinder is a stochastic force with narrow bandwidth and if there is a little difference between them, the response of models is periodic oscillation. It is also revealed that the frequency of vortex shedding on oscillating cylinder will change with not only the velocity of fluid and the diameter of the cylinder, but also natural frequency of the cylinder.Key words: subsea pipeline; VIV; experimental study; Strouhal frequency; lift force浅海石油开发中,由于海底冲刷而导致海底管道出现悬空现象常常困扰油田的安全生产,悬跨段的流致涡激振动将引起管道的疲劳破坏。
大学物理基础理论与军事技术的连通问题研究

204科技资讯 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATIONDOI:10.16661/ki.1672-3791.2019.32.204大学物理基础理论与军事技术的连通问题研究①周鸣宇 吴世永 李慧(海军航空大学航空基础学院 山东烟台 264001)摘 要:该文研究梳理出大学物理阶段教学知识点,通过找出与军事连通的相关实例,使教学内容上不但偏重于物理理论的全面性、系统性和严谨性,而且使大学物理教学具有鲜明的军事应用特色,突出了军事应用背景。
把现代高科技军事装备与物理原理有机结合,为学员能够适应后续专业课程的学习筑牢基础,为部队岗位的实际需要做好准备。
关键词:大学物理 军事技术 知识连通中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1672-3791(2019)11(b)-0204-02大学物理作为一门基础学科,在教学中要注意与现代科学技术的发展和交叉学科紧密结合起来,尤其是军事院校的基础物理课程教学要与科学、技术和军事对接起来。
让物理内容与军事生活、科学技术相联系,使学员强烈感受到物理学有趣、有用,现代高科技、现代军事装备充满了物理原理[1],使学员强烈体会到物理学对未来军事训练的指导作用。
2017年军委下发了《大学物理教学大纲》,同样特别提出了要加强物理学与军事问题的融合渗透,将军事应用典型实例引入教学的要求。
因此,将物理学前沿、热点及应用选取相关内容适当充入教材,哪怕是阅读部分,也会使大学物理内容更贴近军事,贴近实际,有利于素质教育的全面推进。
1 实际物理教学呈现出的与军事连通问题目前海军院校大多《大学物理》课程采用高等教育出版社出版,马文蔚主编、2014年7月出版的《物理学》(第6版)教材,依据该教材的大学物理课程主要有以下几个方面与笔者学校学员的培养目标存在不相适应的地方:一是内容上多偏重于物理理论的全面性、系统性和严谨性,但对物理原理的实际应用重视不够。
二是物理原理的应用实例及例题习题缺乏军事背景。
扬州大学动力工程2019年硕士生招生第一志愿复试名单

111179210004054
10
085206动力工程
宋佺珉
111179210003988
11
085206动力工程
孙韬夫
111179210011367
12
085206动力工程
柏宗元
111179210004023
13
085206动力工程
沙成龙
111179210003986
14
085206动力工程
3、本表应于复试前报研究生院招生办公室审核。
分管院长签章:研招办审核人签字:
周晓润
111179210003990
15
08520Байду номын сангаас动力工程
赵凌志
111179210005722
16
085206动力工程
冯波
111179210004027
17
085206动力工程
武海燕
111179210008957
18
085206动力工程
陶秋晗
111179210003989
19
085206动力工程
陶君怡
085206动力工程
邱宜锦
111179210004043
说明:1、本表考生按学科、专业学位类别(或领域)分类,并按一志愿生、调剂生次序分类排列。各类别按考生初试成绩总分从高到低排列。对于调剂生,须在说明栏内注明其原报考学科、专业学位类别(或领域)代码及名称。
2、对上线(国家A类线)但不能进入复试名单的考生,请及时通知其本人。
111179210004050
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085206动力工程
徐逍帆
111179210008958
21
河北大学物理学院导师简介

女
78年12月
副教授
应物教研室
凝聚态物理的理论计算
博士,从事专业外语和半导体物理课程的讲授。主要从事激光与物质相互作用、薄膜生长动力学机理、铁电薄膜材料的结构与性能等方面的研究工作。
洪晓钟
女
72年2月
副教授
近代物理教研室
物理学
高分子物理与化学硕士,现讲授近代物理实验、数学物理方法等课程。
李晓红
女
李志强
男
57年3月
研究员
发光研究所
功能材料与表面技术
光学工程硕士研究生导师,长期从事发光材料与表面处理技术的研究工作。目前主要课题有电致发光材料的研究、非线性晶体表面处理。
韦志仁
男
62年2月
研究员
发光研究所
光电信息功能材料
光学工程硕士研究生导师,长期从事科学研究工作,研究方向有晶体材料、光电信息材料、发光材料。目前主要在研课题有:刚玉类彩色宝石合成、大尺度金刚石合成、宽禁带半导体金刚石制备、电致发光材料和器件。
刘保亭
男
99年7月
教授
近代
铁电薄膜及器件制备
北京有色金属研究总院能源材料与技术研究中心客座研究员,中国复合材料学会理事,美国材料学会会员。曾先后在美国University of Maryland、Thomas Jefferson Lab、Penn State University任客座研究员。长期以来,一直从事铁电薄膜及器件的制备、表征及应用研究工作。在学术期刊及学术会议发表论文60余篇,经SCI检索论文被他人引用217次。
现任物理学院党委副书记,长期从事学生思想政治工作,兼任电子线路实验教学及电信专业实验教学
主要研究方向为新时期思想政治工作规律,探讨及就业指导,愿意为同学政治思想及专业学习方案设计提供帮助。
高等学校实验室安全管理工作的思考

高等学校实验室安全管理工作的思考作者:余政军李海林吴安军王亮君傅志强来源:《大学教育》2021年第12期[摘要]高校实验室安全与人才培养是高等教育高质量、内涵式发展的基础和核心。
文章在介绍实验室安全事故理论基础、高校实验室安全基本情况、安全工作特点的基础上,分析了高校实验室安全管理工作中存在的突出问题,提出了新形势下加强实验室安全管理应做好的几项重点工作,以期为广大高校实验室管理者提供借鉴和参考。
[关键词]高等学校;实验室;安全;安全管理[中图分类号] G647 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2021)12-0193-03實验室是高校进行实践教学和从事科学研究的重要场所,是科学的摇篮,是科学研究的基地,是科技发展的源泉,也是高校对外开放服务的窗口,其在推进创新型人才培养和科学技术发展中具有重要的地位和作用。
实验室的建设水平是高校教学、科研、管理水平的集中体现。
近几年来,高校实验室安全管理工作面临着新问题、新挑战,如何在新形势下做好实验室安全管理工作,是广大高校实验室管理者值得思考的一项重要工作。
一、我国高校实验室安全基本情况我国有近60%的国家重点实验室依托高校建设,80%以上的国家重大科研任务、80%以上的SCI论文都来自高校实验室的研究工作。
据统计,2018年全国本科学校有29964个实验室,近十年全国高校共发生各类实验室安全事故14543起,死亡29人(2019年全国高校实验室安全电话会议)[1]。
2015—2017年,教育部对75所直属高校进行安全现场检查,对7所学校进行“回头看”;2018年启动第二轮安全检查工作,除了对15所直属高校进行检查,还增加了2所省属地方高校;2019年为第二轮第2年,检查了40所高校,其中有29所教育部高校、1所部属院校、5所共建高校、5所地方院校。
2019年1月至3月教育部办公厅下发了《教育部办公厅关于进一步加强高校教学实验室安全检查工作的通知》《教育部办公厅关于做好2019年度高校科研实验室工作的通知》,教育部科技司于4月至5月连续下发《关于开展2019年科研实验室自查自纠工作的通知》《教育部关于加强高校实验室安全工作的意见》《教育部科技司关于组织开展2019年度高等学校科研实验室安全自查自纠工作的通知》,分别对高校实验室安全工作提出了具体要求。
扬州大学体育学院研究生导师简介

2002.03~2005.12复旦大学公共卫生和预防医学博士后流动站和上海交大昂立生物医药研究院博士后站博士后
工作简历:
1986.07~至今扬州大学助教、讲师、副教授、教授
主要
学术成就
承担国家自然基金科研项目3项,博士后基金项目1项,部省级课题6项,各种横向基金12项。博士后课题代表复旦大学参加国家博士流动站后成立二十周年汇报展板。主持并完成了治疗脂肪肝中药成分的筛选,抗抑郁中药成分筛选,改善更年期骨质疏松功能性食品的研制,改善血粘度中药成分筛选,降血糖中药成分筛选,改善营养性贫血和祛黄褐斑中药成分的筛选,改善长期应激损伤功能性食品的研制,调节免疫功能功能性食品研制等多个课题。
(1)体育保健和康复;
(2)运动营养学与健康;
(3)动物和人运动比较;
(4)健康管理;
(5)功能性食品的研究和开发;
(5)预防医学;
Hale Waihona Puke (6)植物药或中药的研制和开发等方面。
个人简历
学习简历:
1982.09~1986.07扬州大学本科学习,获学士学位
1995.09~1998.07扬州大学运动医学硕士研究生,获理学硕士学位
在核心期刊发表论文80多篇。权威期刊20篇,被SCI收录1篇,CSSCI收录18篇。主编了全国教材6本,参编了研究生和本科生教材12本。现担任“国家十一五规划教材”《运动营养学》的主编。一本教材获2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖。所教课程获江苏省高等学校二类优秀课程和扬州大学优秀课程一等奖。每年组织一次全国性学术报告会。参加国内国外学术报告会60多次,其中参加国际学术会议20多次。1篇论文获第七届全国大学生运动会优秀论文一等奖。1篇论文在第二届中国博士后学术论文报告会大会发言。1篇论文在21届世界大学生运动会科学报告会大会报告。1篇论文在香港首届“华人体适能和运动生理”学术会议上报告。有16篇论文在全国性学术论文报告会上大会宣读并获优秀论文一等奖。
在科学技术或工程科技方面的主要成就和贡献(800~1000字)
在科学技术或工程科技方面的主要成就和贡献(800~1000字)
老年性骨病“三高一大”(患病率高、手术率高、复发率高、危害性大),严重威胁老年人的生活质量、生存质量和生命质量。
王拥军教授主要从事中西医结合防治老年性骨病的研究,重点进行“肾主骨”、“肾藏精”以及“骨衰老”基本规律的研究。是中西医结合骨科界首位国家“973”计划项目首席科学家、国家杰出青年科学基金获得者、长江学者奖励计划特聘教授、全国百篇优秀博士学位论文获得者导师、国家重点学科带头人、国家教育部重点实验室主任。
3、针对老年性骨病主要病机,创立了“益气化瘀法”和“补肾益精法”,开发出“芪麝丸”、“健腰密骨片”等中药新制剂;通过6项多中心大样本RCT研究,证明治疗老年性骨病总有效率在90%以上,长期随访证明能有效地降低老年性骨病的复发率和骨折再发生率;还率先证明了生物可利用25(OH)D是衡量人体维生素D水平更加有效的标志物。在中西医结合防治老年性骨病领域做出原创性贡献。
先后承担NSFC重点项目等国家级科研项目43项,并成为国家科技部重点领域“创新团队”、国家教育部“创新团队”负责人。主办9届上海国际骨生物学研讨会;发表论文468篇,其中在国际一流专业期刊JBMR、Arthritis & Rheumatism、Spine、Bone等发表SCI收录论文112篇,总IF369(单篇IF最高15.29),在中西医结合骨科界位列第一;主编《“肾藏精”理论与实践》等专著和教材9部;获得授权国家发明专利13项,新药证书2项;实现成果转化应用8项,服务60多万人次。作为第一完成人,先后荣获国家科技进步奖二等奖(2项)以及上海市科技进步奖一等奖、中华医学科技奖一等奖(中医药界目前唯一)、中国中医科学院唐氏中医药发展奖等奖项。
新工科背景下应用型大学课程思政融入路径探索——以半导体器件课程为例
[收稿时间]2023-06-19[基金项目]江苏高校教学研究工作专项课题“厚植思政教育于高校微电子课程教学的探索与实践”(2021JSJY103);扬州大学2022年“课程思政”教学示范课程建设项目“半导体器件”;教育部第二批就业育人项目(20230102493);扬州大学广陵学院教学改革研究课题“微电子一流专业——模拟电子技术‘金课’课程培育”(JGZD20003)。
[作者简介]金豫浙(1984—),男,浙江人,硕士,高级工程师,硕士研究生导师,研究方向为微电子和光电子器件、可靠性分析及产业化应用。
通信作者:夏炜炜(1981—),男,江苏人,博士,副教授,研究方向为半导体材料及器件。
[摘要]面对新时代背景下的国内国际新挑战和新机遇,文章立足人本逻辑、历史逻辑和实践逻辑三大逻辑,为实现“以德养人”“以史启志”和“实践育人”三个育人目标,以微电子科学与工程专业半导体器件课程为例,探索新工科背景下应用型大学课程思政融入路径。
通过优化理论教学内容,厚植思政元素,落实立德树人根本任务;坚持干中学、学中干的方式,改进课程教学方法,虚实结合,实现思政目标与课程目标的有机统一;强化过程参与和学生主体地位,优化课程考核机制,提升新工科思政教学成效;以全球视野和战略思维,为国家培养新一代应用型青年造“芯”人才。
[关键词]思政元素;半导体器件;新工科;课程思政[中图分类号]G 641[文献标识码]A [文章编号]2095-3437(2023)22-0096-042023年11University Education“新工科”这一概念自2016年在国内提出以来,形成了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”,是基于国家战略发展新需求、国际竞争新形势、立德树人新要求而提出的我国工程教育改革方向[1]。
2020年,《教育部关于印发〈高等学校课程思政建设指导纲要〉的通知》指出,高等学校人才培养是育人和育才相统一的过程。
建设高水平人才培养体系,必须将思想政治工作体系贯通其中,必须抓好课程思政建设,解决好专业教育和思政教育“两张皮”问题[2]。
理论物理导师简介
理论物理导师简介1. 冯兆庆,教授,博士生导师。
国家优秀青年基金获得者,主要从事超重核反应机制和其结构、多核子转移反应、中高能重离子碰撞、对称能、强子(反质子、质子、介子等)引起的核反应等方面的研究工作。
先后在国内外核心刊物发表学术论文80余篇,其中第一作者学术论文48篇,被SCI引用1000余次,单篇论文最高被引用120次。
研究成果先后在《自然×中国》,中国科学院主页作为亮点工作报道。
曾获中国科学院院长奖,中国科学院“优秀毕业生”,中国科学院“青年创新促进会”会员,近代物理研究所青年科技奖“特别奖”,德国Helmholtz-DAAD奖学金,德国DAAD-K.C.Wong奖。
电子邮箱:fengzhq@。
2. 文德华,教授,博士生导师。
主要从事核天体物理及引力理论研究。
至今已在重要国际学术刊物(如Phys. Rev. Lett., Phys. Rev. C, Phys. Rev. D等)发表SCI收录论文50余篇。
目前主持的科研项目包括:国家自然科学基金项目“中子星结构及其振动模式研究”、教育部留学回国科研启动基金项目“新物态方程下的中子星及引力辐射”。
电子邮箱:wendehua@。
3. 杨小宝,教授,博士生导师。
主要从事纳米材料的结构稳定性和电子结构的理论计算研究,在物理类重要杂志Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.等发表SCI 论文50篇,其中影响因子大于3 的35 篇, 论文被等同行引用近800 余次。
本科生课程《计算物理》于2015年获第一批华南理工大学大规模在线教育课程(MOOC)立项,并于2016-2017学年度第二学期面向国内开设。
现主持和完成国家基金、省部级等科研项目10项,2013年入选广东省高等学校优秀青年教师培养计划,2014年获得广东省杰出青年科学基金, 2015年入选广东省培养高层次人才特殊支持计划。
电子邮箱:scxbyang@。
4. 张向东,教授,硕士生导师。
2.5D CC编织复合材料损伤演化试验研究
第50卷第4期2020年7月东南大学学报(自然科学版)JOURNALOFSOUTHEASTUNIVERSITY(NaturalScienceEdition)Vol.50No.4July2020DOI:10.3969/j.issn.1001-0505.2020.04.0072.5DC/C编织复合材料损伤演化试验研究何顶顶 吴邵庆(东南大学土木工程学院,南京211189)(东南大学江苏省工程力学分析重点实验室,南京211189)摘要:为研究2.5DC/C(碳/碳)编织复合材料的失效机理,对矩形截面试样开展损伤演化模拟试验.针对轴向加卸载过程中的应变响应,使用弹性模量法逐级计算试样损伤值,研究其损伤演化过程和规律;结合试样断口分析,总结不同失效模式对应的损伤效应.试验结果表明:2.5DC/C编织复合材料的失效位置具有分散性,失效模式具有多样性特征;分层破坏时损伤累积较小,损伤值达到10%~13%时试样即发生破坏,且裂纹只在层间扩展;纤维拔出和断裂时损伤累积效应较明显,在试样断口附近正反两面损伤演化过程均较显著,损伤值达到20%~25%时试样破坏.关键词:2.5DC/C编织复合材料;加卸载试验;损伤演化;失效模式中图分类号:TB332 文献标志码:A 文章编号:1001-0505(2020)04 0645 06Experimentalstudyondamageevolutionof2.5DC/CbraidedcompositesHeDingding WuShaoqing(SchoolofCivilEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing211189,China)(JiangsuKeyLaboratoryofEngineeringMechanics,SoutheastUniversity,Nanjing211189,China)Abstract:Inordertostudythefailuremechanismof2.5DC/C(carbon/carbon)braidedcomposites,thedamageevolutionexperimentwascarriedoutonrectangularcross sectionalspecimens.Bymonitoringthestrainresponseduringtheloadingandunloadingcycleprocess,theprogressivedam agevaluewascalculatedbasedontheelasticmodulusmethodandthedamageevolutionprocesswasstudied.Combinedwiththefractureanalysisofthepost breaksample,thedamageeffectsindiffer entfailuremodesweresummarized.Theexperimentalresultsshowthatthedamageinitiationof2.5DC/Cbraidedcompositeisrandomwhilethefailuremodeisdifferent.Delaminationfailureap pearswithalow leveldamageaccumulation(about10%to13%)andthecrackonlyextendsbe tweenlayers.Accordingtofiberpull outandfracturemode,thedamageaccumulationissignificantnearthefractureonbothfrontandbacksidesofthespecimen.Thespecimenisdestroyedwhenthedamagevaluereachesupto20%to25%.Keywords:2.5DC/C(carbon/carbon)braidedcomposites;loadingandunloadingtest;damageevolution;failuremode收稿日期:2019 12 25. 作者简介:何顶顶(1984—),男,博士,工程师;吴邵庆(联系人),男,博士,副教授,cesqwu@seu.edu.cn.基金项目:江苏省优秀青年基金资助项目(BK20180062)、江苏省“六大人才高峰”高层次人才资助项目(KTHY 005).引用本文:何顶顶,吴邵庆.2.5DC/C编织复合材料损伤演化试验研究[J].东南大学学报(自然科学版),2020,50(4):645650.DOI:10.3969/j.issn.1001-0505.2020.04.007. C/C编织复合材料具有密度小、比模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好、摩擦性好等一系列优异性能,按照纤维预编方式可分为2D、3D以及最新发展的2.5D编织复合材料[13].相比2D编织复合材料,2.5DC/C编织复合材料在厚度方向上采用机织或编织的方式将纤维束按一定的角度交织成型,获得了更好的层间性能;同时相较于3D编织复合材料工艺http://journal.seu.edu.cn简单,制造成本更低,有非常好的应用前景[4].虽然编织复合材料的发展十分迅速,但是因为其自身细观结构的不均匀性、复杂性和初始缺陷的大量存在,在外载荷作用下的损伤演化和失效机理近年来被研究者们重点关注,成为复合材料结构安全评估的核心问题.对C/C编织复合材料的损伤研究目前主要集中在数值分析与试验研究2个方面.在数值分析方面,梁军等[5]通过细观力学方法得到脆性编织复合材料损伤过程中细观本构方程;还有一些学者通过研究周期性单胞[67]和灵敏度[8]来获得复合材料的常/高温下宏观结构的力学性能;Aubard等[9]以三维四向C/C编织复合材料为对象建立数值模型,假设脱黏现象只发生在纤维束/基体界面上,给出当试样尺寸小于20mm时,材料的纤维束/基体界面会出现损伤断裂现象.在试验研究方面,Boitier等[10]针对2.5DC/SiC编织复合材料进行了拉伸蠕变试验,通过高分辨率扫描电镜观察了材料的微观结构并分析了损伤演化过程;韩红梅等[11]研究了三维C/C编织复合材料的拉伸性能及损伤扩展过程,认为C/C编织复合材料拉伸破坏属于典型的脆性断裂,并给出了几种典型的破坏模式.现有的研究成果均没有对损伤演化过程进行监测和量化分析,同时缺乏依据试验数据开展的不同失效模式下的损伤效应的定量分析.本文针对2.5DC/C编织复合材料开展了准静态拉伸加卸载试验,通过电阻应变片监测了试样在加卸载过程中应变响应,基于弹性模量法逐级计算损伤值,从宏观尺度研究标准复合材料试验件的损伤演化过程,并对试样破坏断口开展分析,判断其失效模式,分析失效机理,总结了不同失效模式下的损伤效应,为该类复合材料结构的安全评估方法提供依据.1 试验方案试验中使用Instron3367电子万能材料试验机加载,用DH3816N静态应力应变测试分析系统记录应变响应数据.试验对象为2.5DC/C编织复合材料,依据ASTMC1275标准试验方法,选择矩形截面试样;依据弹性模量法设计循环加卸载试验方案,以较低应力水平下第一次加卸载时的卸载弹性模量作为参考,后续每一级加卸载依次作为损伤加载过程,得到对应的损伤弹性模量,再依次计算试样的每一级损伤值,以此来分析加载过程中试样的损伤演化过程.1.1 基于应变等效性假设的弹性模量法Lemaitre[12]提出的应变等效性假设认为,应力作用于受损材料所引起的变形等效于作用在一个虚拟的无损材料上的变形.在一维问题中,该原理可表示为X=珓e珘E=eE(1)式中,X为变形量(应变);珓e=F/珘A为力F作用在有效横截面积珘A上的有效应力[13];e=F/A为横截面积A上的名义应力;珘E为受损材料的弹性模量;E为无损伤材料的弹性模量.根据Rabotnov损伤值D的定义[14],有效应力珓e和名义应力e满足关系:e=珓e1-D(2)由式(1)、(2)得D=1-珘EE(3)将计算得到的各级加卸载过程中的卸载弹性模量作为试样损伤弹性模量,然后计算得到对应Rabotnov损伤值D,用以量化试样的损伤程度.本文据此设计试验方案,开展2.5DC/C编织复合材料的损伤演化过程研究.1.2 试验方案设计为有效监测试样的损伤演化效应,设计试样为为长条状,其截面为矩形,通过在测试区域内沿轴向均匀布置应变测点,测试轴向循环加卸载试验过程中的应变响应;以卸载弹性模量计算得到试样损伤值,揭示其损伤演化过程.1.2.1 试样几何尺寸及应变测点试样轴向沿编织复合材料经向纤维方向加工制作,总长328mm;矩形截面宽15.80mm,厚3.12mm.因无法准确预估试样损伤萌生位置,故在试样208mm长测试段内等间距沿轴向粘贴应变片,依次编号1#~4#和6#~8#,在编号5#处沿横向粘贴应变片,如图1所示.利用在试样表面均匀涂抹环氧胶的方式保证表面平整度,以方便粘贴应变片.为保证夹持部分受力均匀,避免加载过程中试样在夹持段发生破坏,使用2mm厚铝合金片加强夹持段,试样实物如图2所示.图1 试样几何尺寸(单位:mm)646东南大学学报(自然科学版) 第50卷http://journal.seu.edu.cn图2 试样实物1.2.2 加卸载方案试验试样数为10个(S 1~S 10),其中对S 1、S 2试样进行轴向拉伸强度试验,获得该批次试样的最大破坏载荷和变形量,用于设计加卸载过程.图3(a)中给出了S 1试样轴向拉伸载荷位移曲线;对S 3~S 8试样开展加卸载试验,获得整体载荷位移曲线和各测点应力应变曲线.对于试验加载速率,ASTMC1275 18标准中建议应变控制加载速率 ε为5×10-5~5×10-4s-1之间,在线弹性阶段可用下式近似换算为位移加载速率 δ:δ=dδdt≈1km+1k()sεEA(4)式中,t为时间;km和ks分别为加载试验机和试样(a)S 1试样轴向拉伸载荷位移曲线(b)S 4试样加卸载载荷位移曲线(c)S 4试样加卸载应力应变曲线图3 2.5DC/C编织复合材料力学性能及损伤表征试验结果的刚度;ks=AE/L,L为测试段长度.对于本试验 δ约为0.6~6mm/min,综合考虑非线性因素及环境因素的影响,取推荐加载速度的下限并减半,即位移加卸载速率为0.3mm/min.试件轴向拉伸试验结果显示,S 1和S 2试样破坏时最大载荷分别为2.26和2.17kN,对应变形量分别为0.42和0.35mm.参照该试验结果,采用位移控制的方式实现加卸载试验过程,即在位移加载量分别达到0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mm时,控制试验机卸载,位移卸载量均为0.05mm;每次位移卸载结束后,重新进入加载过程,直至下一个位移卸载点;重复上述加卸载过程,直至试样破坏结束试验.图3(b)中给出了S 4试样的加卸载载荷位移曲线,由图可见,每次卸载、加载曲线基本重合,且呈线性变化趋势;而不同加卸载曲线之间斜率不一致,反映了累积损伤效应.此外,如不考虑重复加卸载过程,S 4与S 1试样载荷位移曲线均是一条大曲率半径的曲线,在载荷较小的情况下也不存在线弹性阶段,表现了编织复合材料的脆性特性.2 试验结果分析根据试验测得的各个试样不同测点的应力应变曲线(见图3(c))计算卸载弹性模量,进而得到各试样既定位置处的损伤值.选择其中具有代表性的S 3、S 4和S 8试样,分析其损伤演化规律,再结合试样宏观断口分析判断其失效模式,得到不同失效模式下的损伤效应.2.1 损伤演化过程根据弹性模量法,得到S 3、S 4和S 8试样正反面各测点在每个卸载点的损伤值,损伤值D相对于卸载次数的演变规律如图4~图6所示.由图可知,相较于1#~6#测点,S 3试样正反两面7#、8#测点损伤均有较大幅度增长;试样破坏时,反面2个测点损伤值达到20%左右,略大于正面的损伤值;其余测点损伤值未见明显增长.相较于1#~3#测点,S 4试样正面4#、6#、7#和#8测点损伤值增长较快,至试样破坏时达到峰值,损伤值约10%~13%,而其余测点以及背面各测点损伤均无较明显演化过程;该试样最终在6#测点位置处发生破坏.相较于1#~5#测点,S 8试样正反两面6#、7#和8#测点损伤均有较大幅度增长,且损伤值较为一致,至试样破坏时损伤值均达到20%~25%;试样最终破坏发生于7#应变片位置处.通过比较可知,S 3试样正反两面损伤均有较746第4期何顶顶,等:2.5DC/C编织复合材料损伤演化试验研究http://journal.seu.edu.cn(a)试样正面(b)试样反面图4 S 3试样损伤演化过程(a)试样正面(b)试样反面图5 S 4试样损伤演化过程(a)试样正面(b)试样反面图6 S 8试样损伤演化过程大幅度增长,但损伤演化程度存在较大差异;S 4试样仅正面监测到损伤演化;S 8试样正反两面损伤均有较大幅度增长,并且损伤演化程度较为一致.所有3个试样失效破坏均位于损伤演化程度较为剧烈的局部区域,并且在远离破坏位置处,损伤未见明显演化过程.2.2 失效模式分析纤维编织复合材料中存在4种典型的失效模式:基体开裂、分层、纤维拔出及纤维断裂[15].对于2.5DC/C编织复合材料,基体成分只填充在编织纤维的空隙中,占整体体积较少,因此在宏观拉伸条件下一般不考虑基体开裂的失效模式.在实际试验测试中,纤维拔出与纤维断裂破坏形式常常伴随发生,无法准确评估,故将此种混合破坏作为一种失效模式.S 3、S 4和S 8试样的破坏断口如图7所示.其中,S 3试样断口一侧出现肉眼可见的编织铺(a)S 3试样(b)S 4试样(c)S 8试样图7 试样宏观断口实物图846东南大学学报(自然科学版) 第50卷层,同时破坏截面较为平整,边缘存在部分纤维丝拔出;S 4试样在破坏区域沿厚度方向分成若干层,手动掰开后断口可见明显的编织铺层;S 8试样断口较为齐整,能够观察到纤维丝的断裂面,同时断口有纤维束拔出,拔出长度不一.依据试样破坏的宏观断口分析,可将此3组试样发生的失效模式归结为3类,即分层破坏、纤维拔出与断裂破坏以及混合破坏,如表1所示.结合3个试样损伤及其演化过程,可以发现:S 3试样为分层和纤维拔出与断裂混合失效模式,损伤首先发生在试样一侧,然后逐渐扩展至另一侧,因此其正反两面损伤均有较大程度演化,但不均匀;S 4试样为分层失效模式,损伤发生在试样一侧,并且损伤只在编织层间扩展,因此其损伤仅在正面一侧演化;S 8试样为纤维拔出与断裂失效模式,损伤在试样两侧同步、均匀演化.表1 试样失效模式以及损伤效应试样失效模式损伤演化过程损伤最大值/%正面反面S 3分层和纤维拔出与断裂同时发生(混合破坏)正反面持续增长、但不同步10.9725.21S 4分层破坏正面持续增长、反面无明显变化12.32±4波动S 8纤维拔出与断裂破坏正反面同步、持续增长24.2524.72 2.5DC/C编织复合材料的力学性能取决于碳纤维的强度和含量、基体性能以及界面黏接强度等因素.纤维强度较大的离散性以及尺寸效应的存在,材料成型过程广泛存在于基体中的微细孔洞、裂纹,以及界面空隙、脱黏和分层等缺陷从根本上决定了损伤萌生、演化过程以及最终失效模式.因此,针对本文的3个试样而言,即使是相同的加载条件,最终也可能产生不同的破坏形式.宏细观结合的失效分析方法,即同步监测初始微细缺陷以及宏观力学性能的演化过程,有助于揭示此类材料的失效机理,将在后续工作中进一步研究.3 结论1)损伤是一种局部现象,只有破坏位置附近的响应测点数据才能有效反映该试样的损伤演化过程.2)2.5DC/C编织复合材料属脆性材料,损伤演化程度较低时即发生断裂破坏.3)试样分层破坏时损伤累积程度较小,在损伤值达到10%~13%时发生破坏.分层破坏断口面积较大,只能在靠近分层一侧处监测到损伤演化过程,且破坏裂纹只在编织层间扩展.4)试样纤维拔出和断裂破坏的断口面积较小,损伤累积现象明显,能在断口附近正反面均监测到损伤演化过程,损伤值达到20%~25%时发生破坏.参考文献(References)[1]BrandtJ,DrechslerK,ArendtsFJ.Mechanicalper formanceofcompositesbasedonvariousthree 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刘拥军,教授,博士,硕士生导师,扬州大学理论物理学科负责人。
学习经历:1981.9-1985.7,在四川大学物理系读本科,并获学士学位;1988.9-1990.7,在南京大学理论物理专业做硕士研究生;1990.8-1993.7,在南京大学理论物理专业做博士研究生,并获博士学位。
工作经历:1993.7-2001.6,在西北大学物理系任教,并任物理系副主任;2001.6-2007.7,在扬州大学物理科学与技术学院任教,并任副院长;2007.7-2009. 2,任扬州大学自然科学处副处长;2009.2至今,任扬州大学重点学科建设办公室主任兼研究生处(院)副处(院)长。
进修与访问经历:1999.3-2001.3,在南京大学物理系做博士后研究;2000.9-2000.10,在香港中文大学物理系访问;2001.12-2002. 8,在台湾东海大学做客座副教授;2006.09-2006.12,在美国威廉-玛丽学院物理系做访问教授。
主要从事量子自旋系统、强关联费米子系统、高温超导、左手材料、多铁材料的研究。
共发表论文三十余篇,其中部分论文发表在国际权威学术刊物——美国《Physical Review B》上,部分工作发表在国际一流学术刊物——《Journal of Physics: Condensed Matter》、《Physics Letter A》、《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》上。
承担本科生和研究生《普通物理学》、《电动力学》、《量子力学》、《高等量子力学》、《计算机基础》、《晶格动力学》、《固体量子理论》、《非平衡态统计物理》、《计算凝聚态物理》、《重整化群理论》、《量子多体理论》、《强关联系统前沿》等课程的教学。
主持1999.04-2002.04陕西省教育厅课题《面向二十一世纪教学研究与教学改革重点项目-高等院校物理类专业教学内容与教学方法的研究》;主持扬州大学2004.07-2006.07课题《完善学分制教学管理制度与运行机制的改革研究》;2006年起主持扬州大学《电动力学》精品课程建设项目。
1993年,获“南京大学优秀(博士)毕业生”称号;1994年,获“西北大学首届青年教师讲课比赛”一等奖并获“西北大学优秀教师”称号;是西北大学首批跨世纪人才,是扬州大学“新世纪人才工程”优秀青年骨干教师;2002年获扬州大学《理论物理课程群建设》三等奖;2005年获扬州大学“迎评创优先进个人”。