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    图片丢失啦 《上海交通大学学报》2021年“材料科学”专题

    该专辑汇总了2021年《上海交通大学学报》出版的12期文章中材料科学领域的文章。以期更好服务高校师生及众多研究所科研人员,促进最新学术成果的传播。
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    基于激光点热源非稳态传热模型测固体材料热物性参数
    陈清华, 高伟, 苏国用, 关维娟, 秦汝祥, 季家东, 马杨斌
    上海交通大学学报    2021, 55 (4): 471-479.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.99.013
    摘要339)   HTML7)    PDF (1402KB)(149)   

    提出一种基于激光点热源非稳态传热模型测各向同性固体材料热物性参数的新方法.引入镜像热源理论修正绝热边界对测点温升的影响,建立数学模型,利用数值解法结合计算机编程计算材料导热系数和热扩散率,并研制了热物性测试系统.利用真空泵获得试样容器内的低真空环境,由激光发生器发射激光束加热试样一角,温度传感器测量试样上表面温度,通过无线信号发射单元监测温度变化情况.对硼硅玻璃(Pyrex7740)、大理石、硅藻土耐火砖、硅砖和锆质砖进行热物性综合测试.结果表明:前4种导热系数相对较低的试样的测试值与参考值的相对偏差最大不超过2.76%,测试精度较高.导热系数相对较大的锆质砖的测试值与参考值的相对偏差达到了6.38%,测试精度较低.测试系统不确定度分析也表明,被测试样导热系数越大,测试值与真值间的可信度越低,本装置更适用于导热系数小于3.0W/(m·K)的固体材料.

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    环形缺口小冲杆试样结合内聚力模型提取断裂韧性参数
    张宇, 刘海亭, 翁琳, 沈耀
    上海交通大学学报    2021, 55 (7): 850-857.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.129
    录用日期: 2021-06-08

    摘要312)   HTML5)    PDF (2128KB)(120)   

    在役设备和辐照材料的断裂韧性可以采用环形缺口小冲杆试样获取.采用内聚力模型描述T91钢的韧性断裂行为和裂纹扩展过程,并以反向有限元法标定模型所需的两个材料参数.反向有限元法的成功实现需要断裂损伤阶段的载荷位移曲线对两个模型参数较为敏感,可以通过样品和缺口的几何尺寸加以优化.研究了试样直径与厚度的比例、试样缺口深度以及有无预制裂纹3个因素对参数敏感性的影响,得到缺口样品的优化设计.在此基础上,选取两组参数进行有限元模拟,得到载荷位移曲线.以此曲线作为逼近目标,采用遗传算法和随机游走算法进行反向有限元迭代拟合,提取内聚力模型参数.计算结果表明.所得参数与预先选取的参数误差为1%以内,验证了样品设计的灵敏度和反向有限元法的准确性.

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    3D电子封装锡晶须建模与实验验证
    王泽坤, 张福曦
    上海交通大学学报    2021, 55 (11): 1445-1452.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.017
    摘要285)   HTML7)    PDF (5353KB)(351)   

    压应力释放和原子扩散对3D电子封装中晶须的生长具有重要影响,压应力也是动态再结晶(DRX)的主要因素之一.利用基于有限元的锡晶须生长机理和行为的数学模型,仿真研究具有典型物理尺寸和结构形状的3D电子封装锡层在硅衬底上形成晶须的过程,实现对晶须的定性分析和生长趋势推演;通过控制实验背景氩气体压力、热循环温度和循环周期等关键参数,构建外部因素和镀层薄膜中内压应力与晶须生长速度、长度和密度的加速试验系统;利用扫描电子显微镜观察和检测晶须生长速度和密度变化,并与仿真结果对比,验证压应力释放、原子扩散和DRX在3D电子封装锡晶须生长数学模型中的有效性,实现对晶须的定量描述,对减少未来3D封装微结构图形设计中的晶须问题提供建设性建议.

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    复合材料层压板冲击后压缩强度拟合模型
    管清宇, 夏品奇, 郑晓玲, 吴光辉
    上海交通大学学报    2021, 55 (11): 1459-1466.   DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2020.360
    摘要233)   HTML6)    PDF (4702KB)(222)   

    碳纤维增强的环氧树脂复合材料广泛地应用于飞机的主要承力结构,其冲击后压缩强度是损伤容限评估的重要内容.目前工程上主要利用大量试验获取冲击后压缩强度,对此需要开发一套简便的数学模型以描述冲击后压缩强度规律.提出一种全新的用于拟合复合材料层压板冲击后压缩强度数据的数学模型.采用该模型和初始模型参数,可以将不同冲击能量下的冲击后压缩强度数据转化为某一等效无损伤压缩强度数据,进而采用极大似然估计法对其进行正态分布拟合,得到正态分布的标准差.重复以上步骤,直至获得标准差的极小值,即可确定冲击后压缩强度数据拟合模型参数的最佳估计值.为了进一步表明该模型的适用性,进行不同厚度、铺层比例和材料类型的冲击后压缩试验,并采用该模型拟合试验数据.结果表明该模型对不同厚度、铺层比例和材料类型的冲击后压缩试验数据均具有较好的适用性.

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