万小军
,
吴昌义
,
檀朝桂
,
林建国
稀有金属材料与工程
采用超级胞和广义梯度近似条件下投影缀加平面波的第一性原理方法研究了β相Ti-X(X=Nb,Mo)合金结构稳定、弹性性能及其电子结构,并利用Voigt-Reuss-Hill平均方法从单晶Ti-X合金的弹性常数计算出了其多晶合金的弹性模量.研究结果表明,β型Ti-Nb和Ti-Mo合金的β结构稳定性随着Nb,Mo和Ta含量的增加而增加,当Nb或Mo含量为25at％时,Ti-Nb和Ti-Mo合金表现出最低的弹性模量.进一步,利用计算出的Ti-X合金的电子态密度(DOS)分析讨论了Nb和Mo合金元素含量对这2种合金结构稳定性的影响机理.
关键词:
β钛合金
,
弹性模量
,
弹性常数
,
第一性原理
,
价电子浓度
马瑞
,
谢泉
,
黄晋
稀有金属材料与工程
采用基于密度泛函理论的赝势平面波法,研究了Ni、Co、Cr元素对Fe3Si金属问化合物结构稳定性、弹性性能和电子结构.合金形成热和结合能的计算结果显示,Fe3Si-Ni具有最强的合金化形成能力,且结构最稳定.力学常数的计算结果表明,Ni和Cr的加入可提高化合物的塑性和延性,而Co可提高其硬度,其中Fe3Si-Ni的塑性最好,Fe3Si-Co的热稳定性最好.态密度和布居分析的计算结果表明,Fe3Si-Ni结构最稳定且塑性最佳的原因主要在于其体系的Fermi能级最接近于赝能隙的底部,Fe-Ni键布居数最大,合金化后体系的金属性增强最明显.
关键词:
Fe3Si
,
赝势平面波方法
,
合金化
,
结构稳定性
,
力学常数
,
电子结构
潘勇
,
张昆华
,
管伟明
,
陈松
稀有金属材料与工程
采用第一性原理方法研究了RuB2六方结构和四方结构的晶体结构、弹性模量和电子结构.通过理论计算发现这两种结构的晶格参数和晶胞体积与实验值比较吻合,说明计算结果合理可信.计算的弹性模量显示这两种RuB2结构表现出优异的力学性能,通过电子结构的计算发现在Ru与B原子之间主要是以Ru的4d和B2p电子轨道上的电子杂化并形成了Ru-B共价键.在基态下RuB2主要以四方结构稳定存在.
关键词:
第一性原理
,
RuB2
,
弹性模量
,
电子结构
周光明
,
薄晓莉
,
匡宁
复合材料学报
基于织物真实形态选取了整体中空夹层复合材料的最小结构单元,确定了几何参数和纤维体积含量的计算方法,建立了力学模型,并在此基础上预测了整体中空夹层复合材料的弹性常数.分析了当绒经和地经纱的织造密度保持一定的比例不变时,不同织造参数下面板弹性性能的变化.制作了侧拉、平压试件并进行了性能测试,通过实验值和理论预测值的对比,表明了力学模型的正确性.
关键词:
整体中空
,
夹层复合材料
,
细观结构
,
力学模型
,
弹性常数
宋林
,
姜鲁华
,
张远平
,
徐文宽
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160219.003
飞艇囊体膜材的弹性常数是飞艇外形设计、结构分析、动力学分析的基础.本文根据正交异性平面应力模型假设,应用双向拉伸试验方法获得了飞艇囊体膜材HV130在不同载荷比条件下的经纬向弹性模量和泊松比.对飞艇囊体进行应力分析,得到囊体应力的理论解及环向应力和轴向应力的载荷比.根据飞艇囊体受力情况,选取对应的弹性常数,对飞艇进行不同压差条件下的静力学仿真分析.利用非接触应变测量系统测试不同压差条件下飞艇囊体的变形情况,验证了双向拉伸试验所得的弹性常数的准确性和仿真分析的可靠性.本文能为飞艇的外形设计和结构分析提供参考.
关键词:
平流层飞艇
,
囊体膜材
,
双向拉伸试验
,
非接触式应变测量系统
,
弹性常数
苏慧敏
,
罗忠兵
,
曹欢庆
,
周伯堃
,
林莉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160315.013
为提高碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)单向板弹性常数的超声表征精度,基于超声液浸背反射法开展了实验测量和数值模拟.首先,搭建了角度旋转测试装置,并结合信号互相关处理技术实现了不同方向上的延时测量和声速计算;然后,通过模拟退火优化算法反演声速数据,得到了5个独立弹性常数;最后,利用理论计算和CIVA软件模拟仿真对实验测量结果进行了验证.结果表明:1-3平面内准纵波和准横波声速随入射角度而变化,与1-2平面内的表现出明显差异,由此显示材料为横观各向同性的;独立弹性常数分别为12.88、6.39、126.83、4.85、2.97 GPa;理论计算、CIVA软件模拟仿真及实验测量结果的声速偏差小于6.4 m/s,实验数据波动范围小于0.33％,对应的弹性常数误差均小于0.47％.相关方法同样适用于其他正交各向异性介质的弹性常数测试.
关键词:
碳纤维增强树脂基复合材料
,
弹性常数
,
无损
,
超声
,
表征精度
陈继刚
,
薛亚红
,
闫世程
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151106.003
为了预测二维机织复合材料的弹性性能，建立了有限元力学分析模型。基于二维机织复合材料的几何特征，建立了参数化的单胞模型；考虑了织物纤维束呈现出的各向异性材料特征，将有限元中材料主方向转化到纤维屈曲方向，建立其力学分析有限元模型；分析了单胞边界面保持平面假设的不足，提出了对于二维机织复合材料通用的周期边界条件，获得了更为准确的二维机织复合材料的工程弹性常数。结果表明：织物衬垫单胞边界面，在单向拉伸载荷和纯剪切载荷下，呈凹凸翘曲变形，即为周期边界；应用给出的织物参数化几何建模方法与有限元求解方法，可以精确地获得工程弹性常数，数值计算结果与实验值吻合较好。
关键词:
机织复合材料
,
周期边界条件
,
单胞
,
有限元模型
,
弹性常数
王军朋
,
李凤
,
敖靖
,
焦丽娜
,
李春梅
,
陈志谦
无机材料学报
doi:10.15541/jim20140463
采用第一性原理计算研究了超硬材料z-BC2N的弹性各向异性性质、应力-应变关系、硬度及最小热导率性质.计算得到的晶体力学行为判据 B/G 为 0.87, 泊松比为 0.084, 普适弹性各向异性指数为 0.09992.[100]晶向上最大拉伸强度达到180 GPa,(100)[010]应变方向上最大剪切强度达到160 GPa,维氏硬度值为77.07 GPa.基于Cahill模型得到的最小热导率为6.811 W/(m·K).结果表明: z-BC2N是脆性材料且力学稳定性良好,有非常高的拉伸强度、剪切强度, 体弹模量为各向同性, 杨氏模量各向异性程度不大.z-BC2N 的最小热导率低于金刚石的最小热导率.
关键词:
超硬材料
,
弹性性质
,
各向异性
,
热导率
邵栋元
,
程南璞
,
陈晶晶
,
李孝
,
陈志谦
,
李春梅
,
惠群
无机材料学报
doi:10.15541/jim20150338
本研究基于密度泛函理论的第一性原理超软赝势平面方法计算了LiNbO3和LiTaO3的晶格参数、电子结构和弹性常数,并利用Christoffel方程研究了二者平面声波特征。结果表明：两者的理论计算晶格参数和弹性常数与实验值接近,禁带宽度分别为3.78和3.98 eV,导带底和价带顶主要由O-2p和Nb-4d(Ta-5d)态电子贡献。化学键理论揭示Li和Nb(Ta)与O原子之间有两种成键类型。电荷布局分析结果显示有两种相应的重叠布居数, Nb(Ta)–O键呈现强共价键作用,并且Nb–O(Ta–O)键长小于Li–O键长。LiNbO3和LiTaO3晶体平面声波有两支横波和一支纵波,纵波速度大于横波速度,在xy平面呈现六重对称性,在xz和yz平面各向异性程度强于xy平面,沿[001]、[001]晶向上两支横波振动速度相等。最后利用模守恒赝势(Norm-conserving)计算了介电常数和静态折射率,计算表明LiNbO3晶体的折射性能和非寻常光(e光)离散程度均强于LiTaO3晶体。
关键词:
第一性原理
,
电子结构
,
弹性常数
,
平面声波
,
LiNbO3
,
LiTaO3
