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中国力学大会-2017非传统毫微材料测试与材料性能专题研讨会(MS114)纪要
2017-09-18 09:13:16

2017中国力学大会暨庆祝中国力学学会成立60周年大会于2017年8月14日在北京理工大学隆重开幕,大会受中国科学技术协会和国家自然科学基金委员会指导,由中国力学学会主办、北京理工大学承办,全国近40家高等院校和研究机构参与协办,近3000名代表参会。8月15日~16日在国家会议中心分设了17个分会场,数千位专家学者在97个专题研讨会做了报告交流。中国力学学会材料测试专委会主办的MS114材料毫微测试专题研讨会于8月16日下午13:30至18:20在国家会议中心311B会场举行,中国力学学会材料测试专委会副主任委员、西南交通大学博士生导师蔡力勋教授和专委会青年委员包陈副教授主持了MS114研讨会。研讨会以邀请报告为主,来自华东理工大学、清华大学、美国南卡罗莱纳大学、西南交通大学、天津大学、山东大学的9位学者作了基于毫微纳尺度小试样实现材料性能测试、表征与设备的精彩报告,与会代表共计70余名。

东理工大学前副校长、中国完整性联盟(CSIC)主席、长江学者涂善东教授作了题为“见微知著、一叶知秋?挑战与展望”的主题报告。涂教授报告认为,一叶知秋、以始知末、以局部推系统,无知识积累、无规律认知则会如盲人摸像。通过实验室的标准试样材料力学性能试验,人们便能预期可以建造多高的大厦,甚至可以制造上天、入地与下海的装备。但是,许多时候由于客观条件的限制,无法获得足够的材料加工出合适的试样来做试验,这时候能否用更微小的试样进行试验,以求测微见著已成为人们新的追求。比如:试样的何种尺寸、何种形状、如何载荷控制、力学行为如何表征,如何测微知宏,自纳观、微细观再达宏观,其内在规律的研究既是挑战,也是机遇。涂教授围绕这些问题,回顾了他领导的团队在材料基本力学性能和断裂、蠕变、疲劳等材料性能研究方面取得的进展,分析了各种方法的误差,展望了今后小试样测试的发展方向。
    蔡力勋教授作了“材料毫微测试方法与进展”的另一主题报告,该报告介绍了材料毫微测试的定义以及毫微测试面向工业、工程、新材料、结构分析的广泛需求,回顾了近30年发展起来的压痕、小冲杆测试、EPRI弹塑性断裂力学方法与技术的发展历史、存在的根本性问题,以及近百年弹塑性力学在解析简单构元弹塑性问题存在的困难和尴尬。报告重点介绍了Chen-Cai理论、原创性优点,近10余种构元在单向加载条件下弹塑性问题的半解析表达,以及在材料压痕测试、硬度解析转换、圆环、圆片、小冲杆、断裂韧性等力学性能表征的一系列方程的正反向验证,简要介绍了《金属材料  压入试验方法  应力-应变关系、强度、硬度测定》国家标准的验证与比对的进展情况。

清华大学博士生导师王习术教授介绍了大量小试样的SEM原位测试手段,深度理解和认识材料微结构、疲劳小裂纹相互作用和相互影响行为,揭示其裂纹演化规律及强度损伤评估方法,针对超高强度钢、铝合金(镁铝合金)、核用石墨材料、MEMS器件,借助SEM原位观察技术,介绍了研究小组近些年的科研经历和成果。美国南卡罗莱纳大学赵玉津教授介绍了DIC(数字图像相关)技术原理、发展历史及其在测试中的应用,讨论了DIC测试技术中需要重视的问题等,重点介绍了小试样测试的DIC新方法,针对测试区较小时照像机景深问题导致的照片畸变,提出通过定角偏转方案克服了DIC毫微测试问题。关凯书教授介绍了小冲杆SP(Small punch)试验方法的历史,重点介绍了基于SP试样的载荷位移试验关系通过有限元反向方法获取材料真应力应变曲线,进而选择合适的空隙率fc,应用GTN有限元模型实现材料断裂韧性模拟。此外,华东理工大学杰青、博士生导师张显程教授重点介绍了高温下小裂纹问题及相关的尺度效应研究进展,指出650度温度下合金裂纹萌生发生的尺度,当裂纹长度超过10个晶粒后裂纹表现出良好的扩展规律;天津大学博士生导师陈教授的报告介绍了疲劳载荷作用下质子交换膜裂纹扩展的演化规律研究成果,特别介绍了裂纹扩展的光学自动跟踪方法与装置;包陈副教授介绍了基于Mini-SEB试样获取任意约束度下材料断裂韧性的综合新方法,考虑裂纹约束度、基于Mini-SEB的J阻力曲线,实现了任意约束度下材料断裂韧性的预测。最后,山东大学王威强课题组代表介绍了临界压入能量模型获取材料断裂韧度的研究进展。