1 郑州大学机械与动力工程学院, 河南 郑州 450001
2 广东省特种设备检测研究院珠海检测院, 广东 珠海 519002
弹性常数是描述金属箔材力学性能的重要参数。为了准确地测量出金属箔材的弹性常数,提出了一种基于激光超声技术的无损检测方法。首先,采用数值方法求解弹性模量计算的逆问题;然后,采用直接耦合的有限元方法,分别计算了脉冲激光在20 μm厚的镁锂合金、304不锈钢以及6061铝合金三种箔材上激励出的超声场,将模拟得到的兰姆波速度代入数值计算程序,得到了弹性模量及泊松比的计算值,并将该计算值与有限元模型设定值进行对比;最后,结合铝合金箔材的实验测量,验证了数值求解逆问题方法的有效性。结果表明:利用所提出的数值计算方法可精确地得到箔材的弹性模量及泊松比。所得结果为进一步使用弹性常数描述金属箔材的力学性能提供了参考。
测量 激光超声 有限元方法 弹性常数 兰姆波 中国激光
2020, 47(11): 1104003
石家庄诚志永华显示材料有限公司, 河北 石家庄 050091
向列相液晶中手性剂的含量对TN显示模式的显示效果起着至关重要的作用。通过对两种不同体系的液晶中加入不同含量的手性剂进行实验测定得出: 添加手性剂对液晶分子的排列取向有序具有一定的作用; 手性剂的含量不同, 液晶的阈值电压也有所不同, 手性剂含量增多则阈值电压增大, 液晶的陡度值增大; 手性剂含量不同, 面板中的对比度有所不同, 手性剂含量增多则对比度下降。通过从微观角度对液晶分子在面板中的排列状态进行理论分析, 对以上实验结果的成因机理进行了解释, 手性剂的合理添加能更好地使液晶与面板IC驱动相匹配, 达到更高的对比度, 改善液晶面板中出现的碎亮点显示不良, 使液晶面板显示画面更鲜明、细腻、逼真。
螺距 手性剂 K值 TN-LC TN-LC pitch chiral dopant elastic constants K
1 东北大学理学院, 辽宁 沈阳 110819
2 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所, 辽宁 沈阳 110035
3 东北大学材料与冶金学院, 辽宁 沈阳 110819
材料的力学性能直接影响到构件的安全性和寿命，而材料的弹性常数是其力学性能的重要指标。利用有限元软件Abaqus模拟了激光激发的超声表面波和纵波在金属薄板试样表面及体内的传播过程。采用修正的高斯分布的力源等效激光对样品的脉冲作用来产生超声波，在边界处设置无限单元消除反射回波的干扰信号，并由接收点的超声表面波和纵波信号计算得到波速大小，再根据波速和弹性常数之间的关系得到材料的弹性常数。数值结果与理论解吻合良好，为激光超声检测材料弹性常数提供了一种十分有效的数值方法。
激光技术 激光超声 弹性常数 Abaqus数值模拟 无限单元
1 重庆交通大学 理学院， 重庆 400074
2 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所， 四川 绵阳 621900
采用第一性原理与准谐德拜模型研究UO2在高温高压条件下的弹性与热力学性能。UO2在高温高压下仍属离子型晶体，并且弹性性能计算表明，四角方向剪切常数在高温与高压下均保持稳定。高温下弹性常数C44 没有明显变化，而高压下C44 迅速增大。体积模量、剪切模量与杨氏模量均随压强增加而增大; 高温条件下，体积模量、剪切模量与杨氏模量也未出现明显的降低，表明UO2 在高温度高压下均可保持良好的力学性能。不同压强下，UO2定容热容均随温度迅速增大，并在1000 K 附近趋近于杜隆-佩蒂特极限。德拜温度则随温度降低，随压强升高。在低于室温条件下，热膨胀系数随温度急剧增加; 温度继续增加，系数的增加趋势则逐渐变缓。计算结果还表明，UO2 的热膨胀系数在相同条件下，远小于其他核材料。
第一性原理 准谐德拜模型 弹性常数 热力学性能 UO2 UO2 first principles quasi-harmonic Debye model elastic constants thermodynamic properties
提出了利用精确测量激光激发的多种模态的超声波速来测定各向同性材料密度和二阶弹性（SOE）常数的实验系统和方法。把NdYAG激光器产生的激光聚焦成线源在样品表面不同位置激发3种模态的超声波，采用自行设计的压电陶瓷（PZT）传感器分别探测接收表面波、纵波和横波信号。利用扫描激光源技术和波形相关技术精确测算表面波波速，再根据体波传播距离和到达时间分别计算纵波和横波波速，最后根据瑞利方程和克里斯托费尔的弹性理论，计算得到材料的密度和二阶弹性参数。实验结果表明，该方法测得的铝样品的密度和二阶弹性常数C11，C44具有较高的可靠性和测量精度。
激光超声 二阶弹性常数 多模态超声 波速
南京师范大学 物理科学与技术学院,江苏 南京210097
将双轴向列相液晶的分子简化为3根互相垂直的长棒,利用棒与棒之间相互作用能的叠加,得到分子间的总相互作用能。将其展开至指向矢形变的二阶项,得到与指向矢形变有关的12个转动不变量,整理得到与Saupe形式一致的弹性能密度公式,其12个弹性系数与分子结构有明确关系。对12个弹性系数中的9个简单形变弹性系数与分子棒长间的关系进行了讨论。当分子形状为非轴对称时,系统为双轴相。 对于3根棒长均不相等的分子,沿指向矢无形变方向(如ξ)的分子长棒对弹性能无贡献,而与ξ相垂直的两指向矢方向的分子长棒对弹性能有贡献,且弹性系数取决于2棒长差的平方。由于分子形状的非轴对称性与棒长差有关,非轴对称性越强,弹性系数越大。当棒长差为零时,分子形状为轴对称,弹性系数归结为单轴相弹性系数。
双轴向列相液晶 弹性系数 指向矢形变 biaxial nematic liquid crystal elastic constants directors distortion
1 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
2 中国工程物理研究员流体物理研究所冲击波与爆轰物理重点实验室,绵阳,621900
利用平面波赝势密度泛函方法和准谐德拜模型研究了SrS从NaCl结构到CsCl结构的相变以及弹性性质.在零温下,我们计算的相变压强为17.9 GPa,这与实验值和其他作者的计算值符合很好.研究还表明:相变压强随温度增加而非线性地增加,然而力学不稳性的压强随温度增加而线性地增加.
广义梯度近似 弹性常数 SrS SrS generalized gradient approximation elastic constants 原子与分子物理学报
2007, 24(2): 424
1 四川大学物理科学与技术学院,成都,610064
2 四川大学出版社,成都,610065
利用平面波密度泛函理论研究了ZnSe从闪锌矿结构到盐石结构的相变.结果发现通过H相等得到的相变压力为16.8 GPa,与通过高压弹性常数值判断所得到的结果相符.
相变 弹性常数 transition phase elastic constants ZnSe ZnSe 原子与分子物理学报
2007, 24(2): 439
1 四川大学出版社,成都,610065
2 四川师范大学物理系,成都,610066
利用基于局域密度近似框架下的第一原理平面波赝势方法, 结合HGH型相对论分析赝势, 对AlB2的晶格参数和弹性常数进行了计算. 结果显示:当晶格参数c和a的比率c/a为1.084时,具有最稳定的几何结构, 与实验值及其他理论得到的计算值相符合.
局域密度近似 弹性常数 Local density approximation elastic constants AlB2 AlB2 原子与分子物理学报
2006, 23(6): 1155
利用全势线性muffin-tin轨道(FP-LMTO)方法, 结合在密度泛函理论框架下的广义梯度近似, 研究了六角密堆积结构超导体MgB2的晶格参数, 弹性常数, 以及体积模量及其对压强的微分. 计算结果显示当晶格参数c和a的比率c/a大约为1.138时, MgB2的结构最稳定.本文所得到的计算结果与实验值及其他作者利用不同方法得到的计算值相符合.
弹性常数 全势线性muffin-tin轨道 广义梯度近似 Elastic constants Full-potential linearized muffin-tin orbital Generalized gradient approximation MgB2 MgB2 原子与分子物理学报
2005, 22(2): 226
