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2025
07-15

華東理工團隊打造珍珠鈦抗疲勞裂紋萌生擴展雙突破
疲勞失效始終是金屬結構部件最關鍵的失效模式。目前大多數(shù)提升疲勞抗性的微觀結構策略僅能有效抑制裂紋萌生或擴展，往往難以協(xié)同實現(xiàn)兩者。本研究通過設計一種梯度結構解決了這一難題：該結構在純鈦表面構建了類珍珠層納米層狀組織，并輔以內(nèi)部多變體孿晶結構。納米層狀層中高度規(guī)整的晶界在循環(huán)載荷下呈現(xiàn)極化協(xié)調(diào)，增強了結構穩(wěn)定性（抑制層狀增厚和微觀結構軟化），從而延緩表面粗糙化及裂紋萌生。納米層狀晶粒沿水平大角度晶界的解理導致疲勞裂紋偏轉頻率異常升高（≈1.7×103次/毫米），使裂紋擴展速率顯著降低（比均質粗晶材
2025
07-09

損傷力學和斷裂力學
傷力學也稱為“斷裂力學”，是研究崩潰結構物質的模型、理論和應用的學科。通過研究機械結構在受載過程中可能出現(xiàn)的損傷過程、損傷規(guī)律以及失效機理等問題，對材料的使用和維護保養(yǎng)提供了重要的理論指導和工程參考。損傷力學研究的范疇廣泛，包括材料損傷、構件損傷、結構損傷等，主要涉及力學、材料科學、力學等學科的交叉。本文將重點介紹損傷力學和斷裂力學的研究內(nèi)容和應用。一、損傷力學的概念損傷是指材料或構件在受到載荷后，出現(xiàn)一定程度的損傷或裂紋，這種現(xiàn)象通常被稱為載荷引起的裂紋或者損傷。損傷來自于結構內(nèi)部或受力的區(qū)域
2025
07-03

多場耦合固化工藝對碳纖維增強復合材料三點彎曲力學性能的影響
碳纖維增強塑料（CFRP）復合材料多場耦合固化工藝與力學性能的計算框架2025年6月13日，《CompositeStructures》（IF=6.3）發(fā)表西北工業(yè)大學航天設計與增材制造國際聯(lián)合研究中心，西北工業(yè)大學陜西省空天結構技術重點實驗室最新研究《Effectsofmulti-fieldcoupledcuringprocessonmechanicalperformanceofCFRPcompositesunderthree-pointbending》（多場耦合固化工藝對碳纖維增強復合材料（C
2025
06-30

高溫對單向碳纖維增強鋁基復合材料縱向拉伸失效行為的影響
《MaterialsTodayCommunications》期刊刊登了南昌航空大學江西省重點實驗室、上海電機學院航空學院、大連交通大學機車車輛工程學院以及位于中國大連的大連理工大學工業(yè)裝備結構分析、優(yōu)化與CAE軟件國家重點實驗室共同開展的最新研究成果——《Effectsofelevatedtemperatureonlongitudinaltensilefailurebehaviorofunidirectionalcarbonfiberreinforcedaluminumcomposites》（即
2025
06-27

屈服失效、斷裂失效、疲勞失效介紹
失效是指材料、結構或系統(tǒng)在外部作用下（如應力、溫度、化學腐蝕等）無法繼續(xù)履行其設計功能的現(xiàn)象。在工程和材料科學中，失效通常意味著材料的破壞、性能嚴重下降或結構功能的喪失。失效可能導致材料或結構產(chǎn)生變形、裂紋、斷裂。常見失效形式失效不一定意味著物理上的斷裂或損壞，而是指系統(tǒng)在某種程度上不再滿足設計要求。失效可以包括變形、性能下降、超出允許的疲勞極限等現(xiàn)象。本文介紹常見的失效形式：屈服失效、斷裂失效、疲勞失效。01屈服失效定義屈服失效發(fā)生在材料承受的荷載超過其屈服強度時，材料進入塑性階段，發(fā)生顯著的
2025
06-24

AM 深度綜述：可穿戴電子如何實現(xiàn) “消失” 于日常的隱形設計？
背景介紹可穿戴設備推動了實時健康監(jiān)測和人機交互系統(tǒng)的發(fā)展。例如，智能手表和健身手環(huán)可以監(jiān)測用戶的心率、血氧和睡眠質量。它們幫助用戶了解自己的健康狀況并調(diào)整習慣。對于體育活動，這些設備可以跟蹤步數(shù)和卡路里燃燒情況，為體育愛好者提供數(shù)據(jù)支持，幫助他們評估鍛煉效率。此外，一些可穿戴設備采用NFC技術，簡化了支付流程，減輕了外出攜帶物品的負擔。這些可穿戴設備基于傳統(tǒng)的剛性電子設備（圖1：剛性電子設備）。下一代可穿戴設備是使用像皮膚一樣柔軟和可拉伸的材料開發(fā)的。與剛性設備不同，這些可穿戴設備具有靈活和可拉
2025
06-20

電池的可靠性測試有哪些？
對于鋰電池測試而言，通常包含三種，分別是電性能、壽命和安全與可靠性測試。其作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品、電動汽車等設備的核心部件，其可靠性直接影響到設備的正常運行與用戶安全，廠家需要進行一系列可靠性測試，主要涵蓋性能測試、安全測試、環(huán)境適應性測試等多個方面。一、什么是鋰電池的可靠性？可靠性是一個綜合性概念，其核心含義是指產(chǎn)品、系統(tǒng)、設備或過程等在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。這一定義包含了“規(guī)定條件”“規(guī)定時間”“規(guī)定功能”三個關鍵要素，它們相互關聯(lián)，共同界定了可靠性的范疇。"規(guī)定條件"指
2025
06-19

鎖志剛院士Nature新突破：橡膠抗裂性能提升10倍！
哈佛大學鎖志剛院士團隊在《NatureSustainability》發(fā)表成果：通過形成纏結聚合物（tanglemer，一種纏結數(shù)量遠超交聯(lián)數(shù)量的聚合物網(wǎng)絡），天然橡膠疲勞閾值提升至200J/m2，斷裂韌性實現(xiàn)10倍突破！這項研究不僅為可持續(xù)材料指明方向，更為工業(yè)界提供了性能驗證的依據(jù)——您的材料是否具備同等抗裂實力？研究亮點從“脆弱”到“強”的力學革命（圖：將乳膠加工成纏結聚合物）鎖志剛團隊通過三大創(chuàng)新設計，重塑天然橡膠的分子網(wǎng)絡：保留長鏈高分子結構：避免傳統(tǒng)加工中鏈斷裂問題，形成超長鏈纏結網(wǎng)絡
2025
06-18

鎂合金材料疲勞斷裂測試注意事項
鎂合金因其輕量化、高比強度等優(yōu)勢，廣泛應用于航空航天、汽車、生物醫(yī)療等領域，但其疲勞性能受材料特性、環(huán)境、加載條件等因素影響顯著。為確保測試數(shù)據(jù)的準確性，需嚴格控制測試流程，并選擇合適的試驗設備。1.材料特性與試樣制備（1）鎂合金的特殊性各向異性：軋制或擠壓鎂合金的疲勞性能具有方向性，需明確加載方向（如平行/垂直于軋制方向）。低疲勞強度：鎂合金的疲勞極限通常較低（如AZ31B約為其抗拉強度的30%~40%），需精確控制載荷。表面敏感性：表面缺陷（劃痕、氣孔）會顯著降低疲勞壽命，建議試樣表面拋光（
2025
06-18

水凝膠力學測試設備選擇指南
一、設備選型與測試方案定制1.壓縮測試關鍵配置：傳感器：0.1μm分辨率，避免過載導致凝膠破裂。夾具：平板夾具（直徑10mm，表面防滑處理）。環(huán)境控制：可選配恒溫水浴槽或濕度腔（保持100%RH）。推薦型號：凱爾測控原位試驗機M-1000（力值范圍0–1100N）測試模式：單次壓縮（應變率0.1–5mm/min）。循環(huán)壓縮（評估回彈性，50次循環(huán)）。數(shù)據(jù)輸出：應力-應變曲線、壓縮模量（通過線性段斜率計算）。2.拉伸測試關鍵配置：夾具：非接觸式視頻引伸計（避免接觸式夾具對軟樣品的損傷）。生物膠粘接
2025
06-17

試驗機如何選擇高溫夾具？
在材料力學性能測試中，高溫環(huán)境下的試驗對夾具提出了更高的要求。夾具的耐溫性、穩(wěn)定性以及適配性直接影響試驗數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。那么，如何選擇適合的高溫夾具？凱爾測控試驗機廠家憑借多年技術積累，為您提供專業(yè)建議及優(yōu)質試驗機配套夾具方案。一、高溫夾具選擇的關鍵因素耐溫性能高溫夾具需能在試驗溫度范圍內(nèi)保持結構穩(wěn)定，避免因熱膨脹或材料軟化導致夾持失效。凱爾測控的高溫夾具采用特種合金或陶瓷材料，耐溫可達1000℃以上，確保高溫環(huán)境下仍能穩(wěn)定工作。夾持方式與試樣匹配不同材料（如金屬、復合材料、陶瓷等）和試樣
2025
06-17

從仿生設計到多場耦合：多功能關節(jié)摩擦磨損試驗機的技術突破與應用拓展
一、仿生設計：從人體關節(jié)到試驗機的技術遷移人體關節(jié)生物力學特性運動模式：髖關節(jié)的屈伸/旋轉、膝關節(jié)的滾動-滑動復合運動，以及關節(jié)軟骨的彈性變形與潤滑機制。潤滑機制：邊界潤滑(蛋白吸附層)、混合潤滑(流體動壓與邊界潤滑共存)、彈流潤滑(高接觸壓力下的流體膜形成)。試驗機仿生設計實現(xiàn)運動副模擬：采用球-盤、球-凹面或定制化關節(jié)頭-窩結構，復現(xiàn)人體關節(jié)的接觸幾何與運動軌跡。載荷與位移控制：通過伺服電機與力傳感器，實現(xiàn)步態(tài)周期內(nèi)的動態(tài)載荷(如髖關節(jié)峰值載荷達2.5倍體重)與位移同步控制。潤滑介質仿生：使
2025
06-13

單軸壓縮下水凝膠體積變化特征
對于壓縮中的高含水量水凝膠，水凝膠內(nèi)部的水直接有助于水凝膠對外部負荷的響應，但同時部分水從水凝膠中排出，以改變水凝膠的體積并減少貢獻。為了考慮水在構成方程中的貢獻，以高含水量的PVA(聚乙烯醇)水凝膠為例，通過壓縮實驗測量了應力-應變關系和體積變化。通過考慮水凝膠不同方向上水的貢獻差異的影響，我們推導出一個新的本構方程，可以很好地描述不同含水量的水凝膠的應力應變。結果表明，水對總應力的貢獻隨壓縮應變的增加而增加，甚至超過聚合物，盡管排出的水在早期加載階段降低了貢獻，這很好地解釋了水凝膠彈性模量在
2025
06-13

利用極片電阻儀優(yōu)化電池極片材料的電氣性能
在電池研發(fā)與生產(chǎn)過程中，電池極片材料的電氣性能至關重要。極片電阻直接影響電池的充放電效率、倍率性能和循環(huán)壽命等關鍵指標。極片電阻儀的出現(xiàn)為優(yōu)化電池極片材料的電氣性能提供了一種有效的手段。一、工作原理及對電氣性能評估的意義通過精確測量極片的電阻值來評估其電氣性能。對于電池極片而言，其電阻率反映了電子在極片內(nèi)部的傳導難易程度。較低的電阻率意味著電子能夠更順暢地在極片內(nèi)移動，從而提高電池的充放電效率。通過測量，可以及時發(fā)現(xiàn)極片材料或制備工藝中存在的問題，為優(yōu)化提供依據(jù)。二、基于電阻儀測量的優(yōu)化策略1、
2025
06-12

高瞬變熱循環(huán)載荷下帶孔薄壁結構的疲勞斷裂行為研究
高瞬變熱循環(huán)載荷下帶孔薄壁結構的疲勞斷裂行為研究杜宸宇*，崔海濤*，張宏建**(南京航空航天大學能源與動力學院，江蘇210016)1.研究背景隨著現(xiàn)代航空技術的飛速發(fā)展，航空發(fā)動機的耐久性與可靠性指標正面臨的嚴苛要求。作為發(fā)動機熱端核心部件，熱端靜子部件在服役過程中承受著復雜的熱循環(huán)載荷：在機動飛行時，部件表面承受劇烈的溫度波動；而在巡航階段，則持續(xù)暴露在高溫環(huán)境中。這種復雜的工況導致熱端靜子部件主要產(chǎn)生兩種疲勞行為：基于循環(huán)熱應力的熱疲勞（ThermalFatigue,TF）以及耦合高溫蠕變效
2025
06-11

什么是氫脆？
氫脆（HydrogenEmbrittlement）是一種材料失效現(xiàn)象，指的是金屬材料（尤其是高強度鋼、鈦合金等）在應力和氫的共同作用下，其塑性和韌性顯著下降，從而導致脆性斷裂的現(xiàn)象。簡單來說，就是金屬“吸”了氫之后，變得又“脆”又“弱”，在遠低于正常斷裂強度的應力下就可能突然發(fā)生斷裂，而且常常沒有明顯的塑性變形先兆，危險性很高。以下是氫脆的關鍵點：核心機制：氫原子非常小，能夠滲透進入金屬的晶格內(nèi)部。在應力（外加應力或殘余應力）的作用下，氫原子會遷移并聚集在金屬內(nèi)部的微觀缺陷處（如晶界、位錯、夾雜
2025
06-11

水凝膠特性及應用
水凝膠是一類具有交聯(lián)親水網(wǎng)絡和高含水量的仿生、仿生和生物功能材料。水凝膠的化學、結構和功能可以被操縱以用于潛在的應用，例如藥物輸送、形狀變形、形狀記憶、軟執(zhí)行器、傳感器、人造肌肉、軟機器人和組織工程（僅舉幾例）。這些令人著迷的材料越來越引起了許多研究人員的興趣，導致有關水凝膠的論文數(shù)量激增。大多數(shù)傳統(tǒng)水凝膠由于網(wǎng)絡和交聯(lián)分布不均勻而較弱。由于缺乏能量耗散機制，它們在機械負載下變得脆弱易碎。長期以來，人們需要設計增韌和能量耗散機制來提高水凝膠的強度、韌性和抗疲勞性。例如，通過摻入不同的官能團或生物
2025
06-11

水凝膠，最新Nature Chemistry！
異質水凝膠可控液-液相分離及其隨后的定向相變特性對于細胞外基質(ECM)的凝聚介導組裝至關重要。這種時空可控的ECM組裝可用于開發(fā)基于凝聚層的聚合物組裝策略，以生成能夠模擬ECM復雜結構和生物物理特征的仿生材料。受原彈性蛋白結構的啟發(fā)，華南理工大學邊黎明教授、趙鵬超教授以及香港中文大學王一教授開發(fā)了一個由交替排列的疏水基團和共價交聯(lián)結構域組成的設計極簡模型。通過提高疏水基團的價態(tài)并增強其相互作用強度，他們可以控制組裝程度以增強相分離特性，從而模擬原彈性蛋白的細胞外凝聚過程，包括液滴形成、聚結和成
2025
06-09

水凝膠機械性能測試：壓縮、拉伸、斷裂、剝離！
生物醫(yī)用水凝膠作為現(xiàn)代生物醫(yī)用材料的重要類別之一，其在使用前必然要經(jīng)過嚴格的性能評估檢測。通常，水凝膠的性能檢驗內(nèi)容一般包含物理特性、化學特性、生物特性等。其中，作為材料的基本性質之一，力學性能是水凝膠作為材料使用的一項重要指標。本期，EFL將帶大家了解水凝膠力學性能相關測試方法（拉伸、壓縮等）的簡要原理及用途，讓非相關專業(yè)研究人員能更好地理解和應用這些測試方法。01壓縮測試用于確定材料在施加斷裂載荷下的性能，通過使用壓盤或通用測試機上的專用工裝對試樣（一般為長方體或圓柱幾何體）施加壓縮壓力得到
2025
06-05

水凝膠綜述
1.水凝膠的基礎特性與調(diào)控機制定義與結構：水凝膠是由親水性聚合物通過共價交聯(lián)形成的三維網(wǎng)絡結構，能夠吸收并保持大量水分（5%-90%）。其核心性能由平衡含水量（EWC）、水狀態(tài)和交聯(lián)密度決定。EWC的計算公式為：EWC=溶脹凝膠總質量/溶脹凝膠中水的質量×100%自由水（可凍結）和結合水（與聚合物氫鍵結合）的比例通過差示掃描量熱法（DSC）分析，直接影響材料的滲透性和血栓形成風險。生物相容性機制：水凝膠的高含水量（40%）使其表面接近生物組織的親水性，減少蛋白質吸附和免疫排斥反應。此外，水凝膠的

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