聚合物制品在使用过程中， 人们最关心的是它的使用失效条件， 失效的重要体现就是材料的屈服。 目前为止， 人们普遍利用位错理论来解释聚合物材料的屈服现象， 该理论关注的是晶体的取向和破坏现象， 而忽略了晶体的形变和受力情况。 事实上， 晶体的取向和破坏只是屈服的结果， 晶体承受应力的能力才是屈服的直接原因。 因此， 从晶体的受力和非均匀形变入手研究了聚合物制品的屈服行为， 期望为理解聚合物材料的失效行为提供新思路。 这里选取被人们广泛使用的等规聚丙烯（iPP）材料作为研究对象， 将iPP熔体在不同温度下等温结晶制备出具有不同片晶厚度iPP样品， 利用二维广角X射线衍射光谱原位监测了拉伸过程中iPP样品的晶体破坏和晶体取向过程。 首次利用“覆盖法”对二维X射线衍射图进行了处理， 原位观察了（110）晶面在拉伸过程中的2θ角的变化， 区分出了两个方向上（平行于拉伸方向和垂直于拉伸方向）晶体形变的非均一性。 结果表明: 对于不同片晶厚度的iPP晶体， 在单轴拉伸过程中， 晶体在不同方向上的受力和形变均是不同的， 即晶体的非均一形变是一种普遍现象; 晶体的破坏和取向总是同时发生， 都是从屈服点位置处开始， 这和片晶厚度无关; 而晶体破坏时对应的临界应力和晶体厚度有关， 片晶越厚， 晶体越稳定， 需要的临界应力就越大。 以上结果表明， 原位X射线衍射光谱技术可以实时观测晶体结构在拉伸过程中的变化情况， 从而将晶体结构演化和宏观力学性能直接关联。

为探索生活垃圾焚烧灰渣的资源化应用前景, 本文考察了生活垃圾焚烧灰渣与凝灰岩制备地质聚合物的可行性。本文采用单轴抗压强度试验、XRD、FTIR和SEM等研究灰渣掺量、硅钠摩尔比和碱当量对灰渣-凝灰岩基地质聚合物性能的影响。结果表明: 养护时间对灰渣-凝灰岩基地质聚合物的物理力学性能影响较大, 在最佳工艺参数(灰渣掺量为20%, 硅钠摩尔比为17, 碱当量为9%)下, 灰渣-凝灰岩基地质聚合物的28 d单轴抗压强度为23.2 MPa, 体积密度为1.56 g/cm3。灰渣-凝灰岩基地质聚合物主要物相为石英、透长石、硫铝酸钙和方解石, 地质聚合反应过程生成大量硅铝酸盐凝胶, 导致地质聚合物微观结构呈大颗粒与小颗粒胶连状。灰渣-凝灰岩基地质聚合物的重金属浸出毒性满足国家规范要求。

基于广义洛伦兹-米理论，研究两个聚焦的高斯光束沿着任意方向入射单轴各向异性涂层球的散射特性。基于球矢量波函数的正交特性，推导得到双高斯光束的球矢量波函数展开表达式。通过引入傅里叶变换，求解得到各向异性涂层区域内的电磁场展开式，将涂层球各区域的电磁场用球矢量波函数展开，再结合边界条件，得到沿任意方向传播的双高斯光束入射到涂层球的散射系数和雷达散射截面。数值模拟了雷达散射截面随散射角变化的分布，将单轴各向异性涂层球退化为单轴各向异性球时的散射结果与文献进行对比，结果十分吻合。分析双光束的入射角、粒子内半径、涂层厚度与内半径的比值、电和磁各向异性对散射强度及其散射角分布的影响。该理论和数值分析能够为激光对涂层颗粒的探测、散射以及光学操作提供有益帮助。

该文提出了一种高灵敏度的热膨胀陀螺, 并对其敏感机理进行了研究。通过COMSOL创建了该结构的二维模型, 并对其进行了有限元分析。结果表明, 输入功率为5 mW, 输入角速度范围为-1 000~1 000 (°)/s时, 提出的热膨胀陀螺温度灵敏度为2.12 mK·［(°)/s］-1, 具有陀螺效应,且热膨胀陀螺灵敏度为1.98 mV·［(°)/s］-1, 非线性度为7.64%。与之前的结构相比, 陀螺灵敏度有提高。该高灵敏度热膨胀陀螺具有抗冲击能力强, 制作成本低, 工艺简单及可靠性高等优点, 可用于航天、消费电子及**等领域。

为探究脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土宏观力学性能及破坏演化机理,通过PFC2D构建细观脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土数值模型,结合室内单轴抗压试验反演出模型细观参数,通过提取数值模型中离散裂隙网络类型、数量、龄期及颗粒位移趋势,探究脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土裂纹形态特征及扩展演化,并且通过能量指标评价了脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土材料的破坏性质。研究结果表明: 构建的离散元数值模型可有效模拟材料应力-应变曲线及破坏特征; 单轴压缩条件下,脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土在加载初期发生以剪切破坏为主导的微裂纹,当加载超过峰值应力后,则开始出现以拉伸破坏为主导的贯穿裂纹,脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土颗粒则从竖向位移开始有水平位移的趋势; 脱硫石膏-粉煤灰流态轻质土耗散能的演变相对平缓,其对应的宏观表现是超过峰值应力点后硫石膏-粉煤灰流态轻质土破坏存在一定的延迟开裂。

基于颗粒流(PFC)的Fish语言编写了二维颗粒流程序,构建了二维混凝土细观模型,采用标定后的PB模型参数,对不同尺寸混凝土的破坏裂纹演化和破坏机理进行分析。模拟结果表明: 混凝土单轴抗压破坏是水泥砂浆界面以及骨料与水泥砂浆交界面裂纹扩张和演化造成的; 不同的尺寸以及随机骨料的分布会对混凝土的峰值应力和破坏模式有一定的影响; 单轴抗压试件内的裂纹起始于水泥砂浆界面,随后以骨料与水泥砂浆的交界面为主开始延伸,并随着载荷增加向混凝土内部发展,到90%峰值抗压强度后,裂纹的延伸速度和增加速度进入突增阶段,主裂纹和水泥砂浆界面的次生裂纹相互作用,呈现出贯穿状,使混凝土试件破坏; 随混凝土尺寸的增大和骨料数量增加,裂缝数量增加,且随混凝土尺寸的减小,裂纹突增的速度与数量比例更大。

为了解冻融环境下泡沫混凝土的单轴压缩特性, 分别对4种密度(500、600、800和1 000 kg/m3)的泡沫混凝土进行了变加载速率(10~100 N/s)的试验研究, 并基于X-CT重构了冻融环境下泡沫混凝土的孔隙结构模型。在此基础上, 研究了单轴压缩过程荷载-位移曲线的特征及其影响因素, 并借助回归分析和灰关联理论分析了泡沫混凝土密度、冻融循环次数及加载速率与抗压强度的关联程度。结果表明: 冻融循环后泡沫混凝土单轴压缩过程荷载-位移曲线的切线模量大幅减小, 非线性特征加强; 冻融循环后试件孔隙率增大, 孔径分布离散化程度加强。冻融环境下泡沫混凝土抗压强度与密度等级之间始终保持指数关系, 相关系数均在0.9以上; 泡沫混凝土密度等级与抗压强度联系最为紧密, 其次是冻融循环次数和加载速率, 灰关联度均在0.65以上。

该文揭示了一种动热源摆式单轴微机电系统(MEMS)热加速度计的敏感机理。在给出敏感结构原理的基础上, 通过建立二维物理研究模型、划分网格、加载加速度等方法对敏感结构内的温度场进行了计算。结果表明, 开机1.8 s后在敏感结构内形成了一个稳定的以动热源为中心的温度场; 输入加速度a时, 动热源沿着加速度方向偏移, 温度场随之偏移, 敏感轴方向上对称设置的两个热线温差ΔTX随着输入加速度a的加大而呈线性增长, 温度灵敏度为7.1×10-2 mK/g。根据输入-输出(a-VXOUT)特性曲线给出数学模型, 得到该加速度计灵敏度为0.5 V/g, 非线性度为2.8%, 从而揭示了敏感机理。