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非高斯性是描述复杂系统的特殊行为和统计规律的重要指标。阐明生物复杂流体中纳米颗粒反常扩散的非高斯性根源及规律，对于建立细胞中动力学和结构异质性与功能的关联及研究纳米药物递送的扩散机理有重要意义。力学所非线性力学国家重点实验室微纳米流体力学团队总结以往复杂流体中反常扩散规律，揭示非高斯扩散力学内涵及探索异质性复杂环境的非高斯指标的新进展。该成果最近以“Deciphering non-Gaussian...
中国科学院力学所提出流体界面接触角迟滞转变的新机制（图）
流体界面 离子液体 金属
2024/3/17
“如何在微观层面测量界面现象”被列入世界前沿125个科学问题名单。长期以来，研究者不断发展新的理论和实验手段来研究界面问题，试图揭示界面上复杂现象的物理本质以及微观层面的分子行为与宏观现象间的关联机制。2024年1月31日，中国科学院力学研究所微纳米流体力学研究团队，利用独特设计的长针式原子力显微镜（Long-needle AFM），建立了能够在气液固三相界面上的精确操控和小尺度力学测量的实验平台...
中国科学院力学所提出基于物质黎曼流形的热初始应力超弹性本构关系（图）
固体材料 相变 非线性力学
2024/1/13
几乎所有的固体材料都会受到初始应力的影响。除去最常见的重力，其他诸如组织生长、塑性变形、化学扩散、相变、预加载以及热效应等，均会在其介质内部诱导出不容忽视的初始应力场，并对其力学性质产生显著影响。热初始应力因其非协调、自平衡以及无初始外力的特性而受到格外关注。建立恰当的初始应力本构理论不仅是理性力学的基本难题，更是工程科学的前沿方向。2024年1月12日，中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验...
中国科学院力学所中熵合金共格析出强韧化研究取得进展（图）
中熵合金 金属结构 力学性能
2023/12/25
金属结构材料的高力学性能化是材料科学研究的前沿热点问题，沉淀强化是提高金属力学性能常用的手段之一。然而，沉淀相的非均匀析出和异常长大会严重影响材料的性能，尤其是塑性。如何有效利用沉淀强化提升材料强度的同时避免损失塑性是材料科学领域最重要且棘手的科学难题之一。2023年12月20日，中国科学院力学研究所先进材料力学行为团队在这一科学研究方面取得重要进展，相关成果以Improving ductilit...
中国科学院力学所揭示高超声速钝锥转捩特性和机理（图）
流体物理 气体动力学
2023/12/25
可压缩湍流边界层在超/高超声速飞行器等航空航天应用中广泛存在。探究可压缩湍流是航空航天飞行器设计的迫切需求。由于多数飞行器具有钝头体特征，因此剖析钝锥外型具有较强的工程价值。2023年12月19日，中国科学院力学研究所高温气体动力学国家重点实验室研究员李新亮团队使用GPU加速技术，对不同锥头钝度的钝锥体进行了超大规模的直接数值模拟研究。该研究有助于科学家探讨高超声速可压缩边界层自然转捩的过程。相关...
中国科学院力学所实现航空发动机燃烧器复杂内流的高保真数值模拟（图）
发动机燃烧器 数值模拟 计算流体力学
2023/12/12
2023年12月8日，中国科学院力学研究所副研究员吕钰与博士后乔正等，利用大涡模拟（LES）技术实现了双旋流航发燃烧器的复杂内流的高保真数值模拟，为提升航发燃烧器的燃烧效率与加速设计迭代提供了计算流体力学工具。
中国科学院力学所发现全受限颗粒输运新现象和新机制（图）
颗粒输运 纳米 流体力学
2023/12/5
2023年12月4日，中国科学院力学研究所微纳米流体力学团队利用自主研发的颗粒动力学程序，探讨了球腔内低雷诺数流体中的单颗粒动力学特征（图1a）。该工作为后续研究全受限环境中更复杂的颗粒输运奠定了基础，并为细胞内物质输运、微流控封装技术、微液滴反应器等应用提供了理论支撑。相关研究成果发表在《流体力学杂志》（Journal of Fluid Mechanics）上。
中国科学院力学所提出适用于描述核用钢高温循环应力松弛的新本构模型（图）
核用钢高温循环 高温结构材料
2023/10/25
高温结构材料在先进核反应堆的发展中扮演着重要角色，因此对其进行精确的安全评估至关重要。然而，现有的弹性评估方法过于保守，难以适用于先进核反应堆的结构安全评估，亟需开发更为准确的“非弹评估方法”。非弹评估方法的核心之一是开发高温非弹本构模型，以描述结构材料在复杂加载条件下的高温变形行为。高温环境下，结构材料不仅会经历单向或循环的塑性变形，而且会受到蠕变以及蠕变与塑性变形之间相互作用的影响。虽然现有的...
中国科学院力学所提出随机波浪诱导的海床瞬态孔压响应谱及其表征方法（图）
海床瞬态孔 耦合 系统力学
2023/10/26
海床土体在波浪作用下可产生超静孔隙水压而引起抗剪强度减弱甚至发生液化，导致海洋平台倾覆、海底管道上浮或下沉、防波堤失稳等工程事故。迄今，关于海床孔压响应的研究主要限于规则波情况；然而实际波浪运动具有显著的随机性。如何科学描述随机波浪诱导的海床孔压响应是当前海洋土力学研究的难点问题。针对上述问题，力学研究所流固耦合系统力学重点实验室（LMFS）流固土耦合力学课题组开展了大型流固土耦合波流水槽(图1)...
软物质和生命物质力学是新兴的力学前沿交叉领域之一。生命体不同层级力学表征及其力学调控规律的研究是揭示生命活动奥秘的前沿基础以及发展现代生物医学工程、服务人类健康的需要。细胞、组织等生命物质的力学性质颇为复杂，兼具流体黏性和固体弹性，在不同的空间和时间尺度上表现出不同的力学行为，对定量的实验表征和本构模型的建立带来挑战。而水凝胶等软物质材料的材料属性与细胞、组织等生命物质相似并相对可控，同时作为细胞...
软物质和生命物质力学是新兴的力学前沿交叉领域之一。生命体不同层级力学表征及其力学调控规律的研究不仅是揭示生命活动奥秘的前沿基础，而且是发展现代生物医学工程、服务人类健康的重大需求。但细胞、组织等生命物质的力学性质极为复杂，兼具流体黏性和固体弹性，在不同的空间和时间尺度上表现出截然不同的力学行为。这给定量的实验表征和本构模型的建立带来了极大的挑战。而水凝胶等软物质材料，一方面其材料属性与细胞、组织等...
中国科学院力学所魏宇杰研究团队求解获得多分岔裂纹应力强度因子的半解析解（图）
魏宇杰 多分岔裂纹 分析路径 非线性力学
2023/8/17
裂纹分岔是断裂力学的经典问题之一。由于动态加载或者裂纹扩展至不均匀介质中所造成的不稳定性，在工程实践中经常可以观测到裂纹分岔的现象。在安全分析中，裂纹的偏折与分岔对结构寿命的影响至关重要：一方面裂纹分岔导致裂纹分析路径的不可预测性，带来风险；另一方面，工程师们也可以通过裂纹分岔来控制破裂效果，提升非常规油气开采的采输效率。多分岔裂纹尖端应力强度因子的准确计算时判断裂纹分岔的前提条件。
中国科学院力学所流固耦合与数值计算团队在融合物理神经网络研究中取得进展（图）
流固耦合 数值计算 神经网络
2023/8/17
通过实验获得的流体数据通常是稀疏或不完整的，如何利用不完美的流场数据提取流场的高分辨率数据或特征信息在实验流体力学领域是一项重要难题，对高精度数据获取有重要意义。传统途径多采用直接求解NS方程的方法，利用数据同化，嵌入稀疏流场数据进行求解或预测，此类传统方法需要大量的前期代码工作，且需要精细的网格划分辅以高精度的求解，灵活性较低。融合物理神经网络(Physics-Informed Neural N...
中国科学院力学所3项空间微重力流体实验载荷随天舟六号成功发射（图）
微重力流体实验 天舟六号 流体物理 耦合
2023/6/27
2023年5月10日21时22分，随着天舟六号货运飞船在文昌发射场顺利升空，由中科院力学所康琦研究员团队研制的3项空间实验载荷顺利入轨。2023年5月11日5时16分，天舟六号与空间站组合体完成交汇对接，项目团队承担的3项空间实验载荷将开展系列长时在轨微重力流体物理科学实验。此次随天舟六号上行的3项科学实验为“微重力环状流振荡特征及转捩问题研究”（负责人为段俐研究员）、“空间三相多液滴迁移行为研究...
中国科学院力学所等在柔性冲击防护材料研究中获进展（图）
柔性冲击防护材料 冲击动力学 增稠流体
2022/10/18
剪切增稠流体（STF）是一类非牛顿流体，在低应变率下具有较好的流动性，而在冲击条件下因粘度急剧增加而快速吸能，一定程度上协调了防护装备的柔韧性与坚固性之间的矛盾，因而在柔性冲击防护领域颇具应用价值。前期，科研人员对STF的冲击动力学行为及其与结构的相互作用展开研究，获得了STF压缩诱导液-固相变新机制、良好的动态能量吸收特性以及与结构的耦合增强耗散效应（J.Appl.Phys.，2015；Appl...