结构力学研究的最新进展
文一：
非晶态合金的结构非均匀性与力学行为
摘要：
虽然非晶态合金的原子结构缺乏远距离平移对称性，可能在宏观表现均匀，但根据最近的实验和模拟结果，它们的局部动态和/或静态特性差异很大。在非晶合金的文献中，这种局部非均匀性的性质目前是一个争论的问题。更重要的是，由于非晶态合金处于热力学非平衡状态，它们的局部结构在结构弛豫、物理老化和机械变形过程中不断演化。因此，非晶合金的局部结构非均匀性随其热历史和力学历史的变化而变化，可以为理解非晶合金的滞弹性、粘弹性、塑性和断裂等力学行为的结构来源提供一把钥匙。本文首先综述了非晶合金的力学光谱或动态力学分析作为研究非晶合金弛豫动力学的重要工具，重点讨论了非晶合金的二次弛豫(也称为 β 弛豫)与非晶合金局部结构非均匀性之间可能存在的相关性。在此基础上，讨论了金属过冷液体中结构非均匀性的研究进展，以及结构非均匀性对非晶合金整体力学性能的影响。最后，简要讨论了本课题研究的进一步发展。
图：非晶态合金的机械弛豫与力学性能之间的关系。
图：(a)典型非晶态合金的归一化损耗模量随温度变化的比较；(b)非晶合金中快 β ′和慢 β 弛豫的活化能分布；（c） Pd42.5Ni7.5Cu30P20非晶合金（参考温度Tr=548K）的储能模量（E′）和损耗模量（E’′）光谱主曲线以及观察到的三重弛豫模式（α弛豫（α）、慢β弛豫（sβ）和快β弛豫）。虚线是使用拉伸指数（βKWW）的松弛方程的拟合曲线；实线是弛豫模式的拟合曲线的和。在α弛豫的高频侧（ω=10−3–102 rad s−1），由于在测量相应的动态弛豫曲线期间发生了不可逆的结构弛豫，α弛豫峰被认为是不对称的；(d)非晶态合金的动态力学弛豫机制
图：淬火态金属玻璃的分级微观结构
图：非晶态合金非晶态结构示意图。
图：调整非晶合金结构的不同方法：可以通过粉末固结（中间）获得含有晶界状界面的纳米玻璃，类似于纳米晶体材料的合成（顶部）。修改玻璃结构的另一种方法是通过预塑性变形引入剪切带（底部）。剪切带和界面都是具有修改拓扑结构的平面缺陷
文二：
用于结构应用的新型工程木材和竹复合材料: 制造技术和机械性能评估的最新进展
摘要：
木材和竹子都是可再生的各向异性材料，在人类社会中有着悠久的应用历史。与原始锯木或生竹相比，旨在减轻天然材料可变性的工程木材或竹子可以提供更好的材料性能和结构性能。本文对三种新型工程木复合材料，即纤维增强聚合物（FRP）增强胶合木、交叉层压木材（CLT）和木-稀松布，以及三种新型的工程竹复合材料，如层压竹（LBL）、胶合层压竹（glubam）和竹-稀松布来进行了最新的综述，特别关注它们的制造技术、建模方法和力学性能。然后，对这些新型工程木/竹复合材料的力学性能和密度进行了全面的比较。最后，分别列举了采用上述工程木/竹复合材料作为主要建筑材料的几个结构应用案例。证实了这些工程木/竹复合材料在结构中的应用潜力，并讨论了它们可能存在的缺点。
图：制造工艺: (a) CFRP 板材切割和抛光; (b) CFRP 板材与木材的粘合; (c)胶合板片压缩; (d)胶合板片切割; (e)与其他胶合板片的粘合; (f)加工过的 CFRP 增强胶合板
图：方法2: 用 Chen 等人的例子说明 LBL 通用制造工艺。
图：杨树稀松布的生产：（a）切片，（b）干燥，（c）热处理和浸渍，（d）冷成型和热固化，（e）脱模，和（f）稀松布产品。
文三：
梯度纳米金属及合金的力学性能与变形机制
摘要：
受生物材料梯度结构的启发，研究人员已经探索了大约40年的成分和结构梯度，作为增强工程材料（包括金属和金属合金）性能的一种方法。各种梯度纳米结构材料的合成，如梯度纳米晶粒、纳米层压和纳米孪晶金属和合金，为理解梯度相关的力学行为提供了新的机会。这些新兴的梯度材料通常表现出前所未有的机械性能，如强度-延展性协同作用、非凡的应变硬化、增强的抗断裂和疲劳性能以及显著的耐磨性和耐腐蚀性，这些在具有均匀或随机微观结构的材料中是找不到的。这篇综述批判性地评估了梯度纳米结构金属材料领域的技术现状，涵盖了从机械性能的制造和表征到潜在变形机制的各个主题。我们讨论了结构梯度引起的各种变形行为，包括应力和应变梯度、新位错结构的积累和相互作用以及独特的界面行为，并为梯度结构材料的未来发展方向提供了见解。
图：表面机械处理方法。A | 表面机械磨损处理(SMAT)用于处理板式样品24。钢丸加速到高速并冲击试样。加工过程中样品的特写显示在右边。表面机械磨削处理(SMGT)用于处理圆柱形试样3.施加一个力到一个半球形的尖端，它穿透进旋转的样品并沿着轴向滑动。表面机械轧制处理(SMRT)用于处理圆柱形样品15。与 SMGT 不同的是，顶端是一个连续滚动的润滑球。V1、 V2和 V3分别是样品的旋转速度、顶部滑动速度和顶部滚动速度。梯度纳米结构。
图：典型梯度材料的结构和化学梯度类型。结构梯度包括晶粒尺寸、孪晶尺寸和片层厚度的变化。化学梯度包括相的梯度分布、固溶体浓度和化学成分。有些材料可能具有混合的结构梯度和化学梯度。
图：梯度纳米晶粒、梯度纳米层压和梯度纳米孪晶金属的微观结构。a|梯度纳米晶粒Cu的扫描电子显微镜（SEM）图像显示晶粒尺寸随深度增加。特写是不同深度晶粒的透射电子显微镜（TEM）图像。b|SEM图像显示，随着深度的增加，梯度纳米叠层Ni中的微观结构显示出具有纳米结构（NS）、超细晶粒（UFG）和超细叠层（UFL）结构的三个不同区域。特写是不同深度的薄片的TEM图像。梯度纳米孪晶Cu的微观结构的c|SEM图像显示晶粒尺寸和孪晶厚度随着深度的减小。特写是不同深度的晶粒和孪晶的TEM图像。每个SEM图像中的实线显示了梯度层中局部硬度相对于深度的变化
图：梯度纳米结构和均匀金属及合金的疲劳和摩擦行为比较。a|高周疲劳寿命对梯度纳米晶粒（GNG）和粗晶粒（CG）Cu中施加的应力幅度（Δσ/2，其中σ为应力）的依赖性 。b| GNG和CG Cu在0.29%和0.5%的总应变幅度（Δεt/2）下的循环应力响应（Δσ/2）。c|在梯度纳米孪晶钢和CG钢17中，疲劳裂纹扩展速率（da/dN，其中a是裂纹长度，N是循环次数）是应力强度因子范围（ΔK）的函数。d|CG、纳米晶粒（NG）和GNG-Cu合金滑动后的表面形态。顶部显示了滑动18000个循环后表面形态的共焦激光显微镜图像20。底部显示了不同循环次数后沿白色箭头指示的扫描方向的高度分布。
文四：
功能梯度石墨烯增强复合材料结构研究进展
摘要：
石墨烯及其衍生物，如石墨烯片（GPL），由于其优异的机械性能，如极高的杨氏模量、高强度、大比表面积和良好的导热性，是用于复合材料的极好的增强纳米填料。最近开发的功能梯度石墨烯片增强复合材料（FG-GPLRC），其中GPL不均匀地分散在最需要它们的区域中，重量轻，功能多。自2017年首次提出以来，这一新兴领域的研究活动一直在迅速增加。本文（i）简要综述了石墨烯和石墨烯复合材料的力学性能；（ii）总结了功能梯度材料（FGM）的特性，并报道了FG-GPLRC的制备；（iii）讨论了用于预测GPLRC有效力学性能的现有微观力学模型；（iv）对FG-GPLRC结构的力学分析进行了全面综述；以及（v）讨论关键的技术挑战和未来的研究方向。
图：从2D 石墨烯到0D 富勒烯、1D 碳纳米管和3D 石墨。
图：(a) FG-GPLRC 的两级制作方法; 及(b)一个6层的 FG-GPLRC 样品及一个6层的美国材料试验学会(aSTM)拉伸样品。
图：不同类型的功能梯度材料结构。
文五：
SLM晶格结构：性质、性能、应用和挑战
摘要：
增材制造（AM），特别是选择性激光熔化（SLM），使具有独特性能的晶格结构得以发展。晶格结构通过控制各种参数可以产生独特的力学、电学、热学和声学性能，受到了人们的广泛关注。尽管关于特定SLM晶格结构的机械响应的已发表数据越来越多，但还没有全面的分析。这项工作通过提供关于SLM晶格结构机械响应的实验数据的全面总结来解决这一已确定的缺陷。回顾了SLM晶格结构的设计、制造和性能，并分析了报告的数据质量，为未来的研究提供了最佳实践。这一全面的数据摘要能够对SLM晶格结构的力学性能进行荟萃分析，从而深入了解其技术能力的界限。许多晶胞拓扑结构的相对密度和机械性能之间的相关性与Gibson-Ashby模型的预测一致，表明其在描述和预测SLM晶格结构的行为方面是有用的。这篇综述为设计者提供了AM工具的实验数据和设计的汇编资源，为SLM晶格结构的未来设计应用提供信息，并促进其进一步的商业应用。
图：基于支柱的晶格结构: BCC (A) ，BCCZ (B) ，FCC (C) ，FCCZ (D) ，立方体(F) ，八重桁架(G)和钻石(H)。
图：楼梯效应 e 的差异之间的预期和制造的几何形状是由于分层制作方法的 AM。激光熔化层厚度和激光熔化深度之间的差异使得熔化层之间的重叠，但也导致未熔粒子的粘附向下面向表面。
图：拓扑优化的基于支柱的单元。根据节点位置迭代优化支柱连通性。
