为解决实际产品与原始设计玻璃面型差的问题, 建立了完整的汽车玻璃成型有限元数值分析模型。首先, 考虑玻璃材料性质对汽车玻璃成型整个过程的影响, 实验获取了详尽的材料性质: 通过热膨胀实验, 得到玻璃在玻璃态和液态下的膨胀系数; 利用三点弯曲的热机械分析和比热的差分式热扫描实验, 分别获得玻璃的应力松弛和结构松弛性质。最后对3款实际的汽车玻璃产品进行仿真和实际型面的对比分析, 结果表明, 仿真和实际产品型面的差在1.1 mm以内, 精度满足设计要求, 建立的数值模型可靠。

石英晶体微天平(QCM)是一种高灵敏度的传感器, 通过建立QCM参数变化与被测粘弹性薄膜之间的关系, 可以对其进行量化分析及表征。该文基于石英晶体本构方程, 推导了在气相条件下, 不考虑电容效应的粘弹性薄膜吸附的QCM等效BVD模型, 给出了一个关于粘弹性薄膜物理性质的QCM等效参数与频率变化的显式表达, 揭示了粘弹性薄膜的损耗模量和存储模量在气相中产生“额外质量效应”的物理现象。与Arnau给出的EBVD模型相比, 该文推导的BVD模型具有更高的准确度。结果表明, 该模型可被应用于气相粘弹性薄膜的特性分析。

本文通过QCM技术实时监测水稻悬浮细胞在不同浓度五价砷连续及单独胁迫下的粘弹性变化, 从细胞整体水平评估了重金属对水稻悬浮细胞力学性质的影响。结果表明: 1)在2~10 mmol/L范围内, 五价砷对水稻悬浮细胞的连续和单独胁迫的影响均随着浓度增加而增强; 2)在连续胁迫和单独胁迫下, 随着五价砷浓度的增加, 水稻悬浮细胞粘弹性指数均下降, 细胞软硬度减小即细胞变软; 3)在五价砷连续梯度浓度胁迫下, 水稻悬浮细胞粘弹性指数呈梯度下降; 4)在五价砷不同浓度单独胁迫下, 随着五价砷浓度的增加, 水稻悬浮细胞粘弹性指数变化逐渐平缓, 即水稻悬浮细胞随着五价砷浓度升高, 敏感程度降低。以期建立一种用来衡量重金属胁迫对植物影响的一种新方法。

采用石英晶体微天平(QCM)非侵入式实时监测乳鼠原代心肌细胞于金晶体电极上的动态黏附响应与不同浓度肌力药物下的粘弹性响应。在乳鼠原代心肌细胞黏附铺展于金晶体电极表面后, 加入不同浓度的正性肌力药物异丙肾上腺素与负性肌力药物维拉帕米, 监测QCM频率(F)以及动态电阻(R)的实时变化, 采用粘弹性指数CVI(CVI=ΔR/ΔF)表征细胞的粘弹性变化, 并通过光学显微镜观察药物作用下细胞的形态变化。结果表明: 随着异丙肾上腺素浓度的增加, 药物引起的QCM频率下降、电阻增加与CVI增大的幅度均增大; 光学显微镜下观测到细胞收缩, 符合CVI变大、细胞变硬的响应; 随着维拉帕米浓度的增加, 药物引起的QCM频率升高、电阻下降与CVI减小的幅度均增大; 光学显微镜下观测到细胞舒张, 符合CVI变小、细胞变软的响应。说明QCM与原代心肌细胞结合作为心血管药物筛选细胞模型与工具有很大的应用前景。

建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型，采用热-结构耦合分析，研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现，较胶膜厚度和后烘温度，降温速率对胶膜应力影响最大，降温速率越小，胶膜内应力越小，当降温速率小于6 ℃/h时，进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验，发现与内应力相关的问题得到了有效解决。

采用有限元方法模拟了玻璃透镜阵列模压的加压过程。采用5个单元的广义Maxwell模型和Tool-Narayanaswamy转移方程分别描述高温下玻璃的粘弹性特性和热流变特性。重点分析了玻璃透镜阵列不同位置的模具型腔充型率以及模压温度和模压速度对透镜阵列型腔编号为4的充型率的影响。结果表明，靠近模具边缘的型腔充型率比靠近模具中间的低，模压温度越高充型率越大，模压速度越大充型率越大。

基于光学中一种特殊的胶接模型, 设计一种新的实验方案研究恒温下低应力光学结构胶固化过程中内应力随时间的变化, 实验利用电测原理, 通过监测固化过程中被粘物体 (钢片)中心点的变形, 反推胶的固化性质。本文先从理论上分析结构胶固化过程的规律, 然后选取两种低应力光学结构胶 3140RTV和 UV295进行为期一周的测试, 并对实验曲线进行了分析。此外, 通过对实验模型做一些理论上的假设, 并结合有限元软件计算结构胶残余应力对钢片的影响, 进而比较出两种结构胶性能的好坏, 该计算结果和实验曲线分析进一步阐述了实验设计的目的及意义。

利用非线性有限元软件MSC.Marc建立非球面光学玻璃透镜模压的有限元模型，选择广义Maxwell模型作为粘弹性模型输入，设定边界条件，进行了玻璃加热和模压阶段的仿真，查看并分析其温度及应力变化。观察了接触点上的应力情况，得知等效应力随曲率的增减而增减。模拟了4组温度下透镜模压的应力应变情况，对结果进行分析，得知等效应力随着温度的升高而减小，应变随着温度的升高而增大，580 ℃下的应力应变效果最好。模拟了3组模压速率下的应力情况，得知等效应力随着速率的增大而增大。但是过高的温度或过低的速率都将引起不必要的浪费，0.1 mm/s时模压效果最佳。

在光机系统胶接结构中，为研究胶接剂固化收缩对镜片的影响，对胶接剂采用粘弹性模型进行了仿真计算，通过本构方程得到理论解，并采用当量温差法利用有限元分析软件 ANSYS模拟收缩，分析了固化时间对镜片面形误差的影响。通过和线弹性模型对比，分析了粘弹性模型的优势。通过改变固化时间，分析了不同固化时间对镜片的不同影响。结果表明，仿真结果和理论解高度一致，且采用粘弹性模型可以很好地反映最终收缩应力随固化时间变化的关系，更好地模拟了收缩应力的生成过程；同时发现，对同一种胶接剂，通过改变环境适当延长固化时间，减小了对镜片面形误差的影响，因此可以适当延长固化时间以减小收缩应力。

针对玻璃镜片模压成型过程中无法获得精确的内部残余应力数据，本文提出使用有限元方法分析内应力变化历程及预测残余应力分布。该方法根据高温下玻璃性质近似于粘弹性材料，将五单元广义Maxwell 模型的蠕变响应并入有限元计算。采用高级非线性有限元程序MSC.Marc，分别对圆柱玻璃单轴压缩和非球面透镜模压成型进行了仿真，获得了玻璃镜片成型后的残余应力分布情况。在此基础上，文章重点分析了温度和模压速度对合模后镜片内部残余应力分布的影响。实验结果表明，最大应力出现在镜片的边缘区域；较低的温度和较高的模压速度都会增大最大残余应力值。