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FDM-DEM耦合方法模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击试验
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作者 李云丽 杨振睿 吴文平 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期19-25,共7页
全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮,下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探,涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法,开展了月壤水冰模拟物的分离... 全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮,下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探,涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法,开展了月壤水冰模拟物的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验模拟,研究了月壤水冰模拟物在冲击载荷下的动力学性能及损伤特性。通过与试验结果对比,发现本文提出的FDM-DEM模型能够很好模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击测试。获得了月壤水冰模拟物峰值强度与应变率的关系,发现月壤水冰模拟物表现出应变率增强效应,即应变率越高,峰值应力越大,这与砂土的应变率不敏感性存在明显差异。冲击过程中,试样的损伤随着冲击速度的增加而增大,但损伤持续时间变短。损伤裂纹首先出现在试样与压杆的交界处,随着试样的压实,试样内部产生裂纹,最终内外部裂纹相互扩展交汇,直至破坏。研究结果为深入理解月球极地月壤水冰模拟物的动力学性能和失效行为提供了重要的参考。 展开更多
关键词 月壤水冰模拟物 分离式霍普金森压杆(SHPB)试验 FDM-DEM耦合 动态冲击特性 破坏形态
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矿物凸起通过自锁和类摩擦滑动效应增强贝壳珍珠母
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作者 李浩 张作启 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期261-261,共1页
目的虽然人们普遍认为硬物质板的表面凸起在珍珠层的硬化、强化和增韧中起着重要作用,但它们的影响仍有待进一步的深入研究。方法对于具有多个微纳米凸起的硬物质板相互滑动时,采用了一种计算高效的“Bar-Spring”模型来模拟贝壳珍珠层... 目的虽然人们普遍认为硬物质板的表面凸起在珍珠层的硬化、强化和增韧中起着重要作用,但它们的影响仍有待进一步的深入研究。方法对于具有多个微纳米凸起的硬物质板相互滑动时,采用了一种计算高效的“Bar-Spring”模型来模拟贝壳珍珠层或类似珍珠层仿生复合材料的等效拉伸力学性能,如等效牵引力-位移曲线以及等效拉伸刚度、强度和断裂功。该模型采用了基于单个凸起对的运动学和变形分析的微观力学模型得出的等效内聚力关系来表征凸起对之间相互攀爬过程中的牵引力-位移关系。结果和结论矿物凸起和由此产生的界面粗糙度可以通过机械互锁和多模态类摩擦机制的组合,将复合材料的强度和韧性提高2~3个数量级。特别的,矿物凸起诱导的强化和增韧机制对凸起的形状并不敏感(椭圆、双曲余弦、余弦和抛物线等)。相反,矿物凸起的高宽比和分布密度(单位长度界面上的矿物凸起数量)对复合材料刚度、强度和韧性的增强效果有明显的影响。因此,复合材料可以通过微结构的设计(界面的粗糙度)而实现高强、高韧的优异力学性能,这些发现可能为开发具有贝壳珍珠层界面设计的先进工程复合材料提供有用的指导。 展开更多
关键词 仿生复合材料 珍珠母 微观力学模型 界面粗糙度 拉伸刚度 珍珠层 单位长度 界面设计
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高通量、模块化制备载细胞微凝胶技术的开发及应用
3
作者 刘含 李墨筱 +2 位作者 黄国友 李建生 徐峰 《医用生物力学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期178-178,共1页
目的近些年,载细胞微凝胶在生物医学工程等领域应用广泛,受到越来越多的重视,然而现有制备方法存在诸多局限,仍缺少可高通量、模块化制备载细胞微凝胶的技术。因此本项目拟开发一种可适用于多种水凝胶的高通量、模块化制备方法,为载细... 目的近些年,载细胞微凝胶在生物医学工程等领域应用广泛,受到越来越多的重视,然而现有制备方法存在诸多局限,仍缺少可高通量、模块化制备载细胞微凝胶的技术。因此本项目拟开发一种可适用于多种水凝胶的高通量、模块化制备方法,为载细胞微凝胶制备技术的发展提供重要参考。方法自然界中的一些微结构具有良好的液滴操控功能,本文从中获取灵感。 展开更多
关键词 生物医学工程 微凝胶 高通量 水凝胶 模块化 凝胶制备 开发及应用 微结构
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