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期刊信息/Journal information
中国科学（物理学 力学 天文学）
中国科学（物理学 力学 天文学）

王鼎盛 张杰

月刊

1674-7275

Physics@scichina.org

010-64015835

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学（物理学 力学 天文学）/Journal SCIENTIA SINICA Physica,Mechanica & AstronomicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果，以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界，《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI，多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
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    多层六方氮化硼中铁电调控的力电耦合

    郭瀚泽轩啸宇张助华
    170-179页
    查看更多>>摘要：近期在范德华材料中发现的滑移铁电性因其具备在原子厚度上实现微型功能器件的潜力而引起了广泛的兴趣.然而,由于元件层间的范德华耦合相对较弱,导致固有的电极化强度较低,在很大程度上制约了该性质的实际应用.我们以多层六方氮化硼(h-BN)为例,采用从头算方法,发现施加垂直压力可以显著增强滑移铁电性.在4.63 GPa的中等压力下,双层和三层h-BN的极化强度分别提高了 125.58％和104.79％.此外,当弯曲多层h-BN材料时,铁电可以与挠曲电进一步耦合,从而产生更大的电极化.值得注意的是,这一具有的压力增强电极化效应的铁电性可以在无需外加电场的情况下调节弯曲双层h-BN的带隙.这些结果凸显了滑移铁电性可作为一种新的自由度来调控范德华材料中的力电耦合.

    滑移铁电垂直压力多层六方氮化硼力电耦合

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    主动反馈控制下无绝缘层缠绕线圈的匝间损耗和力学行为

    李东科刘东辉雍华东张兴义...
    180-190页
    查看更多>>摘要：高温超导无绝缘层缠绕线圈具有较长的充放电延迟.比例积分(PI)主动反馈控制方法可以有效降低无绝缘线圈的充电延迟,但该方法需要给线圈提供更高的电源电流,这可能会带来额外的损耗能量和力学损伤,因此需要研究层缠绕线圈在PI控制下的电磁和力学性能.本文结合电路模型和有限元方法,采用混合数值模型计算了PI控制下线圈的匝间损耗和力学响应.数值计算结果表明,对于无绝缘层缠绕线圈,使用PI控制进行充电需要更大的电源电流,同时充电过程中会产生更高的匝间损耗能量和环向应力.PI控制下线圈内会产生更大的应力,但相比于匝间损耗的显著增加,线圈内应力增大并不显著.在10T背景场下,两种线圈环向应力差别为20 MPa.另外,随着线圈匝数或层数的增加,PI控制下线圈内的损耗及应力会进一步增大.考虑到匝间损耗的上升趋势,应优先选择轴向匝数较少的线圈.此外,增加充电时间也可以减少充电过程中的匝间损耗和峰值应力.

    无绝缘层缠绕线圈主动反馈控制匝间损耗力学行为

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    面心立方晶体中位错-辐照层错四面体相互作用的动力学效应

    鲍启帆李振环黄敏生朱笔达...
    191-205页
    查看更多>>摘要：通过原子模拟方法和理论建模,本文系统地研究了面心立方晶体Cu和Ag(低层错能材料)中刃型位错与辐照层错四面体(SFT)的交互作用过程,重点探讨和表征了动力学惯性效应对两者相互作用机制和辐照层错四面体障碍强度的影响.研究结果表明,位错切过层错四面体至少存在M1-M5五种机制,当位错滑移面离层错四面体基底足够远时,位错倾向于通过M1和M2机制直接切过层错四面体;当位错滑移面靠近层错四面体基底时,位错则选择通过M3-M5机制攀移绕过层错四面体.随着机制的转变,位错克服层错四面体临界切过应力(CRSS)也随位错与层错四面体交截面尺寸d呈现出两阶段的变化趋势.位错运动的动力学效应虽然不会显著改变位错与层错四面体相互作用机制,但会大大降低位错克服层错四面体所需的临界应力.有鉴于此,本文发展了一种能考虑位错与层错四面体相互作用机制转变和动力学惯性效应的两阶段辐照层错四面体硬化行为的理论模型.

    位错辐照层错四面体分子动力学动力学惯性效应缺陷障碍强度

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    软-硬两相结构异质性对非晶合金剪切带传播机制的影响研究

    袁旭东张龙颜廷毅武毅...
    206-215页
    查看更多>>摘要：本文采用分子动力学模拟的方法,研究了具有软-硬两相结构异质性的非晶合金在拉伸变形过程中剪切带的传播机制.发现剪切带由软相区向硬相区传播时,会在界面处发生停滞并在随后的传播过程中发生剪切路径的改变.这种结构的差异性使软硬两相发生不同步的屈服行为,导致剪切带的不连续传播行为.此外,发现硬相区中的微观结构的不均匀性导致应力和局部熵的不均匀分布,剪切变形区域会选择在大局部应力和高局部熵的区域发生.本工作不仅加深了对剪切带在软-硬两相结构异质性非晶合金中传播机制和行为的认识,并对设计开发具有更优力学性能的非晶合金材料具有启发作用.

    分子动力学模拟非晶合金结构异质性剪切带

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    基于关联位错机制的纳米孪晶金属非对称循环塑性模型研究

    陈无凡周昊飞
    216-223页
    查看更多>>摘要：纳米孪晶金属在强度、韧性和抗疲劳性能等方面存在优势,具有显著的工程应用价值.纳米孪晶金属的塑性变形机制与传统立方晶系多晶金属材料截然不同,经典力学理论难以精准描述其力学行为,迫切需要针对性地建立力学本构理论.本文基于择优取向纳米孪晶金属塑性变形特有的关联位错机制,结合离散单元模型和位错塞积长程作用效应,提出可描述纳米孪晶金属非对称循环塑性行为的本构模型,并捕捉与历史无关循环塑性行为和Masing现象,描述预加载下长程背应力导致的随动强化现象.进一步根据热力学理论,考虑关联位错与位错长程作用机制,推导了可用于预测疲劳寿命的耗散能量率计算式.本文结果对择优取向纳米孪晶金属的工程应用具有理论参考意义.

    纳米孪晶关联位错位错塞积耗散能疲劳寿命

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    摩擦对力链中动态能量耗散的影响机制研究

    王志超彭青刘畅刘小明...
    224-235页
    查看更多>>摘要：本文建立了一个两侧受到约束的有限长一维颗粒系统模型,探究了摩擦对颗粒材料耗能机制的影响.本文采用离散元方法研究该动力学过程中能量的耗散机理,模型中颗粒之间、颗粒和约束之间的法向接触采用非线性Hertz接触模型,切向接触采用Mindlin剪切模型,通过分析主孤立波的幅值和波速以及颗粒间接触力的衰减规律探究颗粒材料能量耗散机制.结果表明:受到冲击的一维颗粒链中会产生一道主孤立波,孤立波的幅度在远小于颗粒间最大接触力的摩擦力作用下仍然会产生显著的衰减;摩擦力的存在使得系统中的动态能量会在有限深度内耗散;此耗散深度依赖于摩擦力的大小.根据能量传播路径上的耗散规律,将耗散过程可分为非线性接触主导过程、中间过程、摩擦和接触混合主导过程三个阶段,分别分析了每阶段相应的力学机制.

    颗粒材料摩擦耗散冲击吸能非线性接触

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    强织构纯钨金属中绝热剪切失稳行为的演化与调控

    李建国阚秀凯索涛
    236-252页
    查看更多>>摘要：具有高绝热剪切敏感性的高密度、高强度金属一直是动能穿甲弹的首选材料,绝热剪切失效导致的弹体端部"自锐"效应能够有效提升其侵彻打击能力.本文通过轧制变形预先在纯钨板材中引入强织构组织,动态单轴压缩实验和微观结构表征显示:强烈的择优取向设计是实现难熔重金属中绝热剪切失稳的重要手段.结合介观晶体塑性模拟研究,我们系统分析了强织构纯钨中绝热剪切带(Adiabatic Shear Band,ASB)形成与演化的过程,包括:局部剪切变形的开启与扩展;剪切区内热塑性累积至变形失稳;热塑性流动形成ASB并生长的不同阶段;揭示了各向异性动态剪切失稳行为的微观机制.同时,我们通过调控变形工艺获得了以不同晶体取向为主的轧板织构,研究了织构演化及取向空间分布变化对动态失稳行为的重要影响,明确了织构设计调控力学行为的有效性.

    绝热剪切带纯钨强织构晶体塑性有限元

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    随机薄片网络的单轴拉伸强度及缺口不敏感性

    张峰潘飞陈玉丽
    253-268页
    查看更多>>摘要：由高强度高刚度薄片随机组装而成的片状网络材料具有独特的性能和广泛的应用.然而,网络具有显著的随机和离散特征,这些特征对材料的强度和韧性的影响机理还不明确.为此,本文系统研究了随机薄片网络材料在单轴拉伸载荷下的损伤失效演化过程,发现了该类材料强度的缺口不敏感性,并揭示了其机理.研究表明,由于网络材料自身的随机和离散特征,层间连接强弱不均且分布随机,因此在单轴拉伸过程中,损伤从弱连接处萌生,并在空间多点离散分布,最终逐渐汇聚成为主裂纹,使得网络呈现韧性断裂特征.正是由于初始损伤为多点分布形式且缺口尖端应力集中有限,导致了随机薄片网络的强度对缺口的不敏感,且与薄片和层间连接的韧性无关.

    随机薄片网络强度韧性缺口敏感性

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    征稿简则

    封3页
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