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作为自然界中最丰富的天然生物质材料，纳米纤维素具有力学、物理、化学和热学等多方面优异特性，丰富的氢键网络和非共价界面赋予其极大的可设计性，如何通过合理的微结构设计实现纳米纤维素序构材料兼顾优异力学和功能性是纤维素材料实际应用面临的重要挑战。自然界中，生物结构材料拥有优异的综合力学性能组合，这主要源于其精细的“材料基元+界面+序构”多层级架构，为人类设计和创制先进微纳结构材料提供了新思路。基于纳米纤...
北京科技大学机械工程学院机械工学系
北京科技大学机械工程学院 机械工学系
2022/8/4
机械工学系是由建校之初成立的机械制图教研组、机械原理教研组和机械零件教研组于1997年合并而成。是北京市重点学科、一级博士点学科“机械工程”的主要支撑和建设单位，也是国家双一流专业“机械工程”的主要依托单位，是机械学科、专业基础教育教学与人才培养的核心单位。研究领域涉及机械传动及控制、柔顺机构设计与应用、机械摩擦学及表界面科学、材料多尺度力学行为、机器人技术、微能源系统与纳米发电机等。该系有以享受...
材料力学-化学交互作用：针对核能、氢能、石化、海洋、电子等重大工程，研究材料的力学化学交互作用，注重材料制备加工缺陷和微观组织结构长期服役演变，实现材料环境敏感性与安全评估，通过优化和改善各种参数，达到提高和延长材料和结构的环境使役寿命的目的。
中国科学院金属研究所材料腐蚀与防护中心：材料力学-化学交互作用课题组（图）
材料力学 化学 交互作用 表征材料
2023/5/18
在表征材料和构件表面的微观局部化特征、微区局部应力和电化学等方面基础上，研究材料与环境在应力下的力学-化学交互作用机制，科学地提出从材料生产到结构失效整个流程中导致失效的关键因素。通过材料成分调控、工艺优化、服役环境控制等诸多方面提高材料服役的安全性。
“低碳环保,节能减排”已经成为国家实现可持续发展的重要环节,而如何实现汽车轻量化、减少温室气体的排放则成为汽车行业的前沿课题。采用高强度铝合金材料部分代替结构钢,是减轻汽车质量的一种有效途径,而铝合金与钢之间焊接接头的质量是衡量铝/钢结构可靠性的重要指标。实现铝合金与钢之间可靠连接的主要难点是两种材料的物理化学性能差异很大,常温下两者几乎不互溶,且容易发生反应生成Fe-Al脆性金属间化合物,严重影...
利用有限元分析方法，研究裂纹与内圈轴向的夹角和裂纹与内圈径向的夹角两个因素对于裂纹扩展速率的影响。研究结果表明：当裂纹与内圈轴向夹角在10°左右时，裂纹扩展速率出现最大值，等效应力强度因子为0.22MPa ·m0.5；夹角在90°左右时，裂纹扩展速率出现最小值，等效应力强度因子为0.039MPa ·m0.5。当裂纹与内圈径向夹角在10°左右时，裂纹扩展速率出现最大值，等效应力强度因子为0.19MP...
新工科形势下研讨制教学模式探索
新工科 研讨制 教学改革
2018/11/19
在新工科背景下，我们结合工科院校校情和专业课程特点，探索研讨制教学模式，让学生对新工科课程增加了解，激发兴趣，提高创新意识，以培养学生善于思考、独立分析问题、解决问题的能力，成为创新型综合技术人才。
裂纹的扩展行为研究是压力容器剩余寿命预测的关键与基础，针对压力容器含埋藏裂纹的安全程度评价问题，在埋藏裂纹的安全衰减路径仿真基础上，提出了一种预测埋藏裂纹剩余寿命的计算方法。首先通过对Paris疲劳裂纹扩展公式进行迭代运算，建立裂纹长度和深度的几何关联变化模型，利用该关联模型在R6评价图上仿真模拟埋藏裂纹缺陷的安全衰减路径轨迹，其路径轨迹表征的裂纹变化过程可分为埋藏裂纹阶段和表面裂纹阶段。采用数字...
双模态振幅调制原子力显微术相互作用区转变研究
双模态原子力显微术 振幅调制 相互作用区
2019/1/4
双模态振幅调制原子力显微术测试或成像过程中存在引力区和斥力区两种相互作用区. 开展双模态振幅调制原子力显微术针尖样品相互作用区转变的研究, 对于在特定作用区内成像的参数设置、相互作用区范围的控制, 以及对成像结果的正确理解和解释尤为重要. 将有限差分法和同相正交法相结合, 采用数值模拟方法研究了探针模态自由振幅大小设定、样品力学性能变化以及模态激励频率的设置对双模态振幅调制原子力显微术相互作用区转...
截面畸变对小半径热煨弯管性能的影响
热煨弯管性 3D
2018/11/6
小半径热煨弯管在生产过程中会出现截面趋于椭圆、壁厚减薄或增厚等各种截面畸变，上述缺陷有可能会降低管道的承载能力。为了研究截面畸变对小半径热煨弯管性能的影响，以不同组合工艺参数煨制小半径热煨3D（D表示管道直径）弯管，通过截面几何尺寸分析、畸变分析、理化性能试验、微观组织分析等方法综合分析了3D弯管和常规5D弯管截面畸变、组织性能情况及其关联性。研究结果表明：①3D弯管增厚率和减薄率约是5D弯管的2...
表面处理对柔轮材料力学性能影响的有限元分析
谐波减速器 表面处理 柔轮 有限元分析
2019/3/6
以柔轮常用15-5ph不锈钢为对象，研究不同表面处理工艺对柔轮材料力学性能的影响规律。利用纳米压痕仪开展15-5ph不锈钢试件压入实验，将得到的载荷-深度曲线与有限元模拟结果进行对比，验证有限元压入模型的有效性。在此基础上，开展常见表面处理工艺影响柔轮材料力学性能的有限元建模与分析。研究结果表明：涂层弹性模量的增加将提高涂层-基体系统的等效硬度及刚度；渗碳层厚度的适当增大可减小柔轮基体应力而不影响...
THz超材料的明暗模式耦合效应
超材料 明暗模 表面波非对称激发
2018/3/7
随着人工超材料对电磁诱导透明（EIT）现象的成功模拟，超材料明暗模间的耦合机制引起了广泛关注。回顾了近年来在太赫兹（THz）波段基于人工超材料的明暗模耦合效应的相关研究进展，包括平面结构EIT效应，立体结构EIT效应，明暗模垂直耦合电磁诱导吸收（EIA）效应，以及表面波非对称激发。组成超材料的单元结构内部的模式耦合机制对超材料的远场近场响应具有决定性的作用，其不同的耦合机制在光开关、慢光器件、光传...
工程问题导向型材料力学教学法改革与实践
工程问题导向型教学法 材料力学 教学改革 兴趣引导 创新与实践能力
2019/3/12
为提高材料力学教学效果,开展了工程问题导向型材料力学教学法改革与实践。课堂在讲授基本原理基础上,以工程问题为实例重点介绍应用基本原理解决问题的思想与方法;灵活课后作业形式,引导启发学生以兴趣小组为单位,应用所学基本原理探索研究问题,开展学习与实践活动。教学改革实践取得显著效果,不仅强化加深了学生对基本原理和知识的理解,更提高了学习兴趣,培养了学生主动思考解决问题的能力,锻炼了学生的动手能力和创新意...