Nanoscale Graphene Disk: A Natural Functionally Graded Material --The Thermal Conductivity of Nanoscale Graphene Disk by Molecular Dynamics Simulation
在这封信中，我们调查的数值（非平衡分子动力学）和分析纳米石墨烯盘（NGDs）的热导率，并讨论了实现功能梯度材料的可能性，只有一种材料，NGDs。我们发现，NGD具有梯度导热性，可以在很大的温度范围内用作功能梯度材料。此外，我们还研究了NGDs的热导率与半径和温度的关系。我们的研究可能会启发实验工作者开发NGD基功能梯度材料，并帮助石墨烯去除芯片上的热点。
2014-09-08 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Natural frequencies of cracked functionally graded material plates by the extended finite element method
Cardiff University（卡迪夫大学）；Imperial College（帝国理工学院）；Bauhaus-Universität Weimar（魏玛包豪斯大学）
采用扩展有限元法研究含裂纹功能梯度材料板的线性自由弯曲振动，计算固有频率和振型，分析梯度指数、裂纹长度、取向和位置等参数的影响。
2011-07-20 cond-mat.mtrl-sci cs.NA math.NA
Design methodology for functionally graded materials: framework for considering cracking
本研究提出一种考虑凝固开裂的功能梯度材料设计框架，通过将五个凝固开裂准则整合到三合金系统可行性图并结合Scheil-平衡模拟预测相形成，有效预测了实验开裂区域的裂纹敏感性，为未来梯度路径设计提供了实用工具。
2023-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Strain Gradient Elasticity Solution for Functionally Graded Micro-cylinders
本文提出了一种分析功能梯度微柱的应变梯度弹性理论。假设材料性质在径向上服从幂律。控制微分方程是一个四阶常微分方程。得到了FG微柱在内外压作用下的应力和位移的幂级数解。通过数值算例研究了特征长度参数和FG幂指数对FG柱位移场和应力分布的影响。结果表明，特征长度参数对FG微柱的应力分布有很大影响。材料长度参数的增加也会导致圆柱体最大径向和切向应力的减小。此外，它表明，FG功率指数有一个显着的最大径向和切向应力的影响。
2013-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Phase field modelling of crack propagation in functionally graded materials
Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；Cambridge University（剑桥大学）
本文提出了一种用于功能梯度材料裂纹传播的相场模型，通过数值实验研究了材料梯度对裂纹生长阻力的影响，并验证了该模型在复杂数值方法中的准确性，为设计抗裂功能梯度材料提供了基础。
2019-04-07 cond-mat.mtrl-sci cs.CE cs.NA
Stress analysis of functionally graded hyperelastic variable thickness rotating annular thin disk: A semi-analytic approach
本研究针对功能梯度超弹性变厚度旋转环形薄盘的大变形应力问题，采用半解析方法结合幂函数关系求解，发现厚度与功能梯度特性显著影响薄盘力学行为，优化参数可调控最大应力位置，为结构设计与材料选型提供支撑。
2024-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Adaptive phase field modelling of crack propagation in orthotropic functionally graded materials
在这项工作中，我们扩展了最近提出的自适应相场法模拟正交各向异性功能梯度材料（FGMs）的断裂。一个恢复型误差指示器结合四叉树分解用于自适应网格加密。所提出的方法是能够捕捉断裂过程与局部网格细化，提供了显着的增益计算效率。实验数据和其他数值实验正交各向异性材料与不同的材料取向的实施进行了验证。结果表明，随着材料取向角的增加，刚度和最大力增加。然后将研究扩展到正交各向异性功能梯度材料的分析。据观察，如果忽略断裂性能的分级，材料梯度起次要作用，断裂行为由材料的正交各向异性主导。然而，当韧性沿裂纹扩展路径增加时，观察到抗断裂性的大幅增加。
2020-03-04 cond-mat.mtrl-sci cs.CE cs.NA
Comparative study on Mechanical characteristics of Functionally graded and Coreshell nanospheres: An Atomistic approach
功能梯度材料（FGM）是一种由两种（或多种）不同物质组成的新型新材料，其成分分布不断变化。随着纳米技术的出现，FGM技术已经从传统用途转移到先进的微米和纳米级电子和能量转换系统。在此分析中使用MD模拟来检查压缩负载对Ag-Au FGM和核-壳纳米球的影响。塑性过程通常由接触表面的部分位错的成核开始，并且这些位错向纳米球的中心扩展。此外，我们还发现了在假塑性区形成的圆盘形部分位错。对于给定的Ag在Au中的重量%范围，核壳纳米球具有比FGM纳米球更强的机械强度，并且我们还观察到FGM和核壳纳米球的极限应力变化有两种不同的模式。位错分析表明这种应力变化与Shockley & Hirth部分位错密度之间存在相关性。
2021-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Numerical analysis of quasi-static fracture in functionally graded materials
本工作探讨了现有的功能梯度材料（FGMs）的断裂问题的数值模拟的能力和局限性，通过著名的有限元程序ABAQUS。准静态裂纹萌生和扩展的平面功能梯度材料进行了评估。断裂参数的计算结果与实验结果进行了比较，取得了良好的一致性。通过灵敏度研究，深入分析了有限元模型中弹性参数数值拟合的重要性，并提出了一种新的方法。几个关键的计算问题，从连续变化的材料性能也得到解决，并在附录中提供了一个用户子程序USDFLD的源代码的属性变化的有效实施。通过扩展有限元法计算裂纹扩展路径，并随后与现有的实验数据进行比较。讨论了局部断裂准则对模拟功能梯度材料裂纹轨迹的适用性，并提出了一种新的裂纹扩展准则。
2017-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Bleustein-Gulyaev waves in some functionally graded materials
功能梯度材料是一种性质随空间连续变化的非均匀弹性体。因此，考虑由六边形（6 mm）压电晶体制成的特殊功能梯度材料占据的半空间（x_2>0），对于该材料，弹性刚度c44、压电常数e15、介电常数ε 11和质量密度都与相同的“不均匀性函数”f（x_2）成比例地变化。然后考虑压电声剪切水平表面波的问题，它使界面（x_2=0）不受机械牵引，并随着x_2趋于无穷大而消失（Bleustein-Gulyaev波）。结果表明，对于通常的边界条件，如金属化表面或自由表面，只要选择适当的函数f，这个问题就可以精确求解。这里导出了几个这样的函数f（x_2），例如在物理学中经常遇到的exp（$ \pm 2βx_2）（β是常数），或者是周期性的或当x_2趋于无穷大时消失的其他函数;最后一个例子展示了描述分层半空间的优点，该分层半空间在远离界面处变得渐近均匀。特别注意的是，不同的不均匀性功能的影响后的特征的Bleustein-Gulyaev波（速度，色散，衰减因子，深度剖面，机电耦合因子等）。
2007-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Investigation on the Mechanical Properties of Functionally Graded Nickel and Aluminium Alloy by Molecular Dynamics Study
功能梯度材料（FGMs）由于其独特的力学、热学和电学性能而引起了世界范围内研究人员和科学界的广泛关注。这使得FGM多功能材料（性能在一定方向上连续变化）用于特定目的而不产生任何相界面，从而使其优于其复合材料。本文应用分子动力学方法，通过单轴拉伸研究了带有Ni涂层的功能梯度Ni-Al合金的力学性能。镍铝合金具有优异的力学性能和热性能，在工业上得到了广泛的应用。我们的目标是找到当我们改变梯度函数（线性，椭圆和抛物线），温度和结晶方向时材料行为的差异。我们还观察到不同的梯度函数在不同温度下的不同类型的失效机制。近距离观察发现，椭圆梯度Ni-Al合金在低温下具有较高的抗拉强度，而在高温下，抛物线梯度Ni-Al合金的抗拉强度最高。此外，在任何温度下，抛物线梯度的Ni-Al合金都比椭圆和线性梯度的Ni-Al合金表现出更好的弹性。此外，还观察到该合金的[111]晶向比任何其他晶向表现出更大的抗失效性。研究发现，晶格无序对功能梯度材料的力学性能有重要影响。本文详细介绍了一种途径，调整力学性能，如杨氏模量，塑性和屈服强度在分子水平上，通过改变材料的组成沿不同的梯度函数。
2020-04-12 cond-mat.mtrl-sci
Biominerals with Texture Gradients are Functionally Graded Bioceramics Toughened by Stress Delocalization
生物矿化生物体由于其产生具有特殊晶体控制的结构的能力而被广泛注意和广泛研究。首先，引起人们注意的是产生几乎单晶生物晶体的生物体，如海胆或双壳类。相比之下，具有看似无序的多晶生物装甲的生物矿化生物相对未被研究。然而，在黑唇珠母贝，珠母贝margaritifera的晶体有序，揭示了不同的晶体纹理的生物矿物是一个未被识别的功能梯度材料类。由于晶体的取向依赖性机械性能，改变晶体织构不可避免地引起杨氏模量的变化。珠母贝的情况下，这种晶体梯度的生物陶瓷的应力离域和应力强度因子降低，比非梯度的同行。这些研究结果表明，众多的生物矿物，这是因为它们的多晶性和不断变化的晶体纹理被认为是有序性差，可以被认为是分级材料，迄今尚未确定的新兴的机械性能。基本的设计原理非常简单，适用于广泛的晶体材料类别，因此可以作为未来生物启发功能材料的蓝图。
2020-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Accelerated Fatigue Strength Prediction via Additive Manufactured Functionally Graded Materials and High-Throughput Plasticity Quantification
针对新型金属材料疲劳强度测试耗时的问题，本研究提出结合高分辨率数字图像相关技术与计算机视觉模型的新方法，仅需单试样即可快速表征多种成分疲劳性能，速度较传统方法快多个数量级。
2025-02-16 cond-mat.mtrl-sci
Microstructure-based modeling of elastic functionally graded materials: One dimensional case
功能梯度材料（FGM）是一种两相复合材料，其微观结构不断变化以适应性能要求。传统上，功能梯度材料的整体行为已被确定使用局部平均技术或给定的材料特性的平滑变化。尽管这些模型在计算上是有效的，但它们的有效性和准确性仍然值得怀疑，因为与底层微观结构（包括其随机性）的联系尚不清楚。在本文中，我们提出了一个建模策略的线弹性分析的功能梯度材料系统的基础上现实的微观结构模型。在随机Hashin-Shtrikman变分原理的框架下，对功能梯度材料的整体响应进行了研究。为了允许有限体的分析，最近推出的离散方案的基础上的有限元法和边界元法获得统计的局部领域。有代表性的数值例子，比较这两种方案的性能和精度。为了深入了解这些方法之间的相似性和差异，并尽量减少技术性，在一维设置中进行分析。
2008-10-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Physical and Mechanical Properties of Cu-Fe System Functionally Graded and Multimaterial Structures after the DED
本文研究了激光沉积Cu-Fe系多层功能梯度结构和二元Cu-Fe合金的线性热膨胀系数（LTEC）和力学性能。铜和不锈钢（SS）AISI 316L，铜钢比为1：1和3：1。铝青铜-不锈钢1：1合金的拉伸机械强度最高，达到876.4MPa，弹性模量较低（11.2GPa），LTEC为1.684 1/K。由铬青铜和不锈钢制成的零件表现出最差的机械特性，在294.0-463.3 MPa的极限应力下失效，表现出最高的弹性模量（高达42.4 GPa）和相对较高的平均LTEC（高达1.878 1/K）。介绍了铝青铜-不锈钢二元合金和FG合金作为梯度材料的应用前景，通过梯度路径法和交替层技术，利用增材制造技术，将铝青铜-不锈钢二元合金和FG合金的减摩性、导热性、和不锈钢的高机械强度、耐腐蚀性和抗蠕变性。
2021-09-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomistic Modelling of Functionally Graded Cu-Ni Alloy and its Implication on the Mechanical Properties of Nanowires
功能梯度材料（FGM）消除了两种不同材料之间界面处的应力奇异性，在高温环境中有着广泛的应用，如发动机、核反应堆、航天器等。本文旨在建立一种在分子动力学（MD）中模拟功能梯度材料的方法，以更好地了解其力学性能。在这项研究中，力学特性的Cu-Ni FGM纳米线（NW）在单轴载荷下已被调查使用所提出的方法，通过MD模拟。为了更好地描述原子间的相互作用力，从而更好地预测其性质，我们采用了嵌入原子模型势。该纳米线由芯中的合金成分和沿向外径向方向功能梯度的其他成分组成。简单的线性和指数函数被认为是定义分级模式的函数。Cu芯和Ni芯纳米线的表面合金化百分比从0%变化到50%。所有的模拟都是在300 K下进行的。Cu芯和Ni芯纳米线的长径比分别为10.56和10.67。这项研究表明，极限拉伸应力和杨氏模量的增加与铜芯纳米线的表面镍百分比。然而，在镍芯纳米线，这些值随着表面铜的百分比的增加而降低。此外，对于Cu芯NW中相同的Ni表面百分比，线性梯度功能梯度材料中的值高于指数梯度功能梯度材料中的值。而在镍芯纳米线中，指数梯度FGM的UTS和E值比线性梯度FGM的高。因此，分级函数和表面百分比可以用作用于调制FGM纳米线的机械性能的参数。
2020-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Combinatorial Printing of Functionally Graded Solid-State Electrolyte for High-Voltage Lithium Metal Batteries
针对异质多层固态电解质层间界面降低离子电导率的问题，提出组合气溶胶喷射印刷技术制备无尖锐界面的功能梯度固态电解质，显著提升电导率与氧化稳定性，电池循环和倍率性能更优。
2024-04-13 cond-mat.mtrl-sci
Tensile behavior of stainless steel 304L to Ni-20Cr functionally graded material: experimental characterization and computational simulations
本研究提出了一种功能梯度材料（FGM）的相组成和力学行为的实验和计算分析，从100体积%的304 L不锈钢（SS 304 L），100体积%的Ni-20 Cr（镍铬）在10体积%的增量梯度。通过从FGM的SS 304 L富集区和NiCr富集区提取拉伸试样来评价FGM的力学行为，其中前者表现为韧性方式，而后者相对较脆。富镍铬样品的脆性响应被解释为在该样品中的共晶FCC+BCC相的存在下，如通过Scheil-Gulliver模拟以及实验相和成分分析所确定的。通过有限元分析模拟与实验测量的应力-应变曲线和表面应变等值线的比较，确定了FGM的空间变化的屈服和流动行为。结果表明，SS 304 L/NiCr FGM中保持了SS 304 L的整体延性行为和NiCr的脆性行为，但脆性共晶相的形成进一步降低了其形成区域（90体积% NiCr/10体积%SS 304 L）内的延性。
2021-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Structural heterogeneity-induced enhancement of transverse magneto-thermoelectric conversion revealed by thermoelectric imaging in functionally graded materials
National Institute for Materials Science（国立材料研究所）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology（国立产业技术综合研究所）；Department of Advanced Materials Science, Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo（东京大学前沿科学研究生院先进材料科学系）
研究通过功能梯度材料中的热电成像技术，发现结构异质性对横向磁热电转换的增强效应，揭示了原子异质性在晶化前对异常Ettingshausen效应的显著影响。
2026-01-07 cond-mat.mtrl-sci
Functionally graded keratin facilitates tactile sensing in elephant whiskers
Max Planck Institute for Intelligent Systems (MPI-IS)（马克斯·普朗克智能系统研究所）；Bernstein Center for Computational Neuroscience Berlin, Humboldt University of Berlin（柏林亥姆霍兹计算神经科学 Bernstein 中心，柏林洪堡大学）
象鼻触须通过功能梯度角蛋白结构优化触觉感知，提升躯干操作灵活性。
2025-04-08 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph q-bio.TO
Additively manufactured Ni-20Cr to V functionally graded material: computational predictions and experimental verification of phase formations
本研究结合第一性原理计算与AIMD模拟，用CALPHAD方法构建Cr-Ni-V体系数据库，通过DED AM制备Ni-20Cr/V功能梯度材料验证，发现新数据库对相形成的预测准确性优于现有文献数据库。
2024-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical and Vibrational Characteristics of Functionally Graded Cu-Ni Nanowire: A Molecular Dynamics Study
功能梯度材料（FGM）是一类由两种（或两种以上）不同成分组成的具有连续变化成分分布的新材料。随着纳米技术的进步，功能梯度材料的应用已经从传统的用途转向复杂的微纳米电子和能量转换器件。因此，研究不同功能梯度材料纳米结构的力学和振动特性对于探索其不同应用的可行性至关重要。在这项研究中，我们首次采用分子动力学（MD）模拟研究径向梯度Cu-Ni FGM纳米线（NW）的力学和振动性能。对于所考虑的FGM纳米线，Cu和Ni沿径向的分布遵循幂律、指数和S形函数。我们的研究结果表明，分布函数参数在调制的机械（弹性模量和极限拉伸强度）和振动（固有频率和品质因数）性能的功能梯度纳米线发挥了重要作用。研究还表明，无论NW直径如何，使用Tamura和Reuss微观力学模型都可以相对较好地预测FGM NW的弹性模量。结果表明，Euler-Bernoulli梁理论低估了FGM纳米线的固有频率，而He-Lilley梁理论则与MD理论结果非常接近。有趣的是，FGM纳米线总是被发现表现出拍频振动，因为它们的不对称截面。最后，这是FGM的第一个原子尺度的研究，直接比较MD模拟与连续理论和微观力学模型，以了解在纳米级的FGM纳米线的机械和振动特性的基本机制。
2020-07-14 cond-mat.mtrl-sci
Scheil-Gulliver simulations for the design of functionally graded alloys by additive manufacturing using pycalphad
增材制造（AM）通过定向能量沉积，支持单个组件内位置之间的计划成分变化，允许开发和制造功能梯度材料（FGM）。沿着特定组合物路径的有害相的形成可在AM构建过程期间引起显著开裂，这使得组合物路径不适于生产这些FGM，但是通过仅分析平衡相关系来预测哪些相将存在于完工增材制造部件中是具有挑战性的。凝固期间的溶质偏析可导致非平衡相的形成，所述非平衡相在远离熔体的标称组成的组成下是稳定的，从而导致裂纹形成。在这项工作中，我们开发了一个基于pycalphad的Scheil-Gulliver仿真工具。我们使用该工具来比较使用Scheil-Gulliver模型预测在凝固过程中形成的非平衡相与在Ti-6Al-4V至Invar-36 FGM和商业纯Ti至Invar-36 FGM中具有不同组成的几个位置处的实验测量相。我们表明，预测的阶段形成的Scheil-Gulliver模型优于假设平衡凝固的预测。此外，我们证明了使用我们的Scheil-Gulliver模拟工具作为筛选潜在的FGM途径的方法，通过计算沿实验梯度路径在组成空间中的凝固相分数。
2020-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Integral transform technique for determining stress intensity factor in wave propagation through functionally graded piezoelectric-viscoelastic structure
本文利用 Galilean 变换、Bessel 函数与 Fredholm 积分方程数值求解旋转功能梯度压电粘弹性复合结构的界面裂纹 SIF 和 EDIF，并分析多参数影响。
2024-09-09 cond-mat.mtrl-sci
Tuna-step: Tunable Parallelized Step Emulsification for the Generation of Droplets with Dynamic Volume Control to 3D Print Functionally Graded Porous Materials
Tuna-step通过薄膜驱动可调喷嘴实现台阶乳化液滴体积动态控制，并结合3D打印制造功能梯度多孔水凝胶，并行扩展至14喷嘴。
2023-07-11 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.flu-dyn
Hair is a functionally graded composite, not a uniform fiber
Max Planck Institute for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体的研究所以）
研究毛发结构功能关系，发现家猫体毛和胡须有三种分层结构沿毛发显著变化，其形态、成分和元素富集改变，产生功能梯度复合结构，揭示毛发非均匀特性及相关机制。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph q-bio.TO
Non rectification of heat in graded Si-Ge alloys
本研究针对功能梯度Si-Ge合金变截面线结构能否制备热二极管的问题，推导热导率与组分、线径的关系公式，通过数值与解析分析证明该结构无法实现热整流，为后续相关推广研究奠定基础。
2020-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Maximization of the thermoelectric cooling of graded Peltier by analytical heat equation resolution
通过材料和设备设计，可以提高珀尔帖冷却器的最大冷却效果。可以采用不均匀的FGM（功能梯度材料）的使用，以便在不改善zT（品质因数）的情况下增加最大冷却，然而这些系统通常基于zT的局部优化是增加热电性能的合适标准的假设。在本文中，我们解决了梯度材料的热方程，并进行了分析和数值分析的梯度珀耳帖冷却器。我们找到了一个当地的标准，我们用来评估热电冷却梯度材料的可能改善。一个公平的改善冷却效果的半导体材料（高达$36\%$）的预测和冷却的最佳分级系统进行了描述。讨论了材料电子气状态方程的影响，并描述了梯度系统与经典系统在熵产生项上的差异。
2018-01-16 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Multiphase transport and compositional mixing mechanisms in twin-wire laser directed energy deposition: toward process stability and graded material fabrication
本研究通过多物理场模拟与实验验证，揭示了双线激光熔融沉积中多相传输与组分混合机制，优化参数成功制造功能梯度环，验证了该技术在制造梯度材料方面的可行性。
2026-01-19 cond-mat.mtrl-sci nlin.CD physics.flu-dyn
Cost-Performance Trade-off in Thermoelectric Air Conditioning System with Graded and Constant Material Properties
热电（TE）气冷是一种固态技术，有可能取代传统的基于蒸汽压缩的空调。在本文中，我们提出了一个详细的系统级建模的热电空调系统的位置相关（梯度）和恒定的材料属性。在成本性能权衡方面提供了系统的设计优化策略。我们的建模考虑了系统两侧的真实对流传热。对流换热系数，空气流量，热电材料的性能的影响进行了研究，不同的关键参数，如TE腿厚度，模块填充因子，和输入电流。恒定的材料性能和渐变的性能被认为是TE材料，它们的冷却程度，性能系数（COP），和功耗方面进行比较。对于梯度材料，我们采用一维有限元方法来解决耦合的电流和热电流方程与任意配置文件的材料属性随位置变化沿TE腿。我们发现，梯度材料可以提高冷却的程度，但只有在牺牲COP，相比的情况下，恒定性能的材料。在ZT = 1的恒定材料特性和相对低的电流的情况下，TE冷却器的功耗可以在相同的冷却能力下低于传统空气调节器的功耗。考虑到其他优点，如需求灵活的操作，低噪音和高可扩展性，热电冷却可能是未来空调应用的竞争技术。
2020-11-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Sufficient conditions for thermal rectification in graded materials
我们解决了声子学发展的一个基本问题：寻找一种可行的热二极管。我们建立了一般梯度材料中热整流存在的充分条件。从简单的假设出发，满足通常的非调和模型，描述固体中的热传导，我们推导出一个表达式的整流。分析公式显示了如何增加整流，以及避免其随系统尺寸衰减的条件，这是由两个或三个不同部分的顺序耦合给出的二极管的经常性模型中存在的问题。此外，对于这些分级系统，我们表明，制度的非衰减整流和正常的导电性不重叠。我们的研究结果表明，梯度系统作为一个热二极管，几个声子器件的基本组成部分的最佳材料。
2011-01-24 cond-mat.mtrl-sci
Approximate solution of wave propagation in transverse magnetic mode through a graded interface positive-negative using asymptotic iteration method
利用渐近迭代法（AIM）研究了横磁（TM）模式的电磁波通过介电常数或磁导率分布为正负渐变的材料界面结构的传播。由于材料的光学特性，介电常数和磁导率的分布已经被设计成常数或双曲线函数。本文给出了磁场分布的近似解和材料或界面正负梯度波矢的八种模型。
2015-06-08 cond-mat.mtrl-sci
Nonlinear alternating current responses of graded materials
当悬浮在主介质中的非线性颗粒的复合物经受正弦电场时，复合物中的电响应通常将由高次谐波频率的交流（AC）场组成。当悬浮颗粒被分级时，情况变得更加有趣，介电性质具有空间变化。梯度颗粒内部的局部电场可以用微分有效偶极子近似计算，这与第一性原理方法非常吻合。在这项工作中，一个非线性微分有效偶极子近似和微扰展开方法已被用来研究这些复合材料的非线性交流响应的梯度的效果。结果表明，基波和三次谐波交流响应是敏感的介电常数和/或非线性磁化率梯度分布的颗粒。因此，通过测量梯度复合材料的AC响应，可以对梯度颗粒内的梯度轮廓的制造过程进行实时监测。
2003-10-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Investigation of W-SiC compositionally graded films as a divertor material
本研究通过脉冲直流磁控溅射制备W-SiC成分梯度薄膜，表征其微观结构并在DIII-D托卡马克中进行氘等离子体暴露实验，验证其作为未来偏滤器材料的潜力。
2024-02-15 cond-mat.mtrl-sci physics.plasm-ph
Microstructure-Conditioned Surrogate Models for Graded Multiscale Optimization of Mycelium Composites
研究针对优化含可控微观结构的可持续材料需多尺度模拟及数据量大的问题，提出用超网络对混合物理-数据替代模型依微观结构变量条件设定的方法，实现多尺度模拟，优化圆盘降低应力，还能依制造变量设定网络，加速可持续材料和结构开发。
2026-10-20 cond-mat.mtrl-sci cs.LG cs.NA
Dielectric response of spherical particles of graded materials
我们已经研究了复合材料的有效响应的球形颗粒与介电分布的变化沿半径的颗粒。我们发展了一种微分有效偶极子理论来计算单个球形粒子的偶极矩，从而计算稀悬浮液的有效介电响应。该理论已被应用到两个模型的介电剖面。此外，我们比较了近似结果与精确结果的幂律分布和协议是极好的。
2005-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Planar structured materials with extreme elastic anisotropy
本文通过余弦函数单胞数据库系统估计了单尺度二维结构化材料的各向异性刚度张量范围，并与层级层合板对比确定需层级设计的性能区域，进而提出功能梯度结构构造方法并展示其独特力学行为。
2024-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Performance-driven Computational Design of Multi-terminal Compositionally Graded Alloy Structures using Graphs
针对成分梯度合金（CGAs）开发中开裂、脆性相形成及高维设计空间理解不足等问题，本文整合图信息建模与设计自动化的最新进展，提出统一的性能驱动多终端CGA设计方法，突破传统双终端限制，可应用于燃气涡轮叶片等工程结构。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci
A simple but precise method for solving axisymmetric contact problems involving elastically graded materials
本文提出了一种求解刚性冲头与弹性非均匀幂律梯度半空间轴对称无摩擦接触问题的有效方法。只要接触区域是简单连接的，可以考虑任意形状的轮廓。此外，在广义JKR理论的框架中的粘附可以被考虑。所有结果与三维接触理论的结果完全一致。该方法使用的事实，三维接触问题可以映射到一维的一个适当定义的温克勒基础，因此，该方法被理解为降维方法的扩展。它的适用性的一个先决条件形成的接触刚度的一般性，无论几何形状的轴对称轮廓，这是证明。所有必要的映射规则的推导和他们的易用性解释解决接触问题的基础上，实际的例子和迄今未解决的问题。-- Unter der Voraussetzung einer einfach zusammenhängenden Kontaktfläche können beliebig geformte Profile angenommen und auch Kontakte mit Adhäsion gelöst werden.该方法可以通过一个一维Winklerschen Bettung模型来求解三维接触问题，并可以通过一种简化的方法来求解。在这一领域，所有著名的教育机构都有自己的目标，他们也有自己的解决办法，以了解如何解决问题，以及如何解决问题。
2016-01-27 cond-mat.mtrl-sci
An original way for producing a 2.5 GPa strength ductile steel by rolling of martensite
采用部分脱碳法制备了由中心含0.4%C的马氏体和表面含0.1%C的贝氏体组成的成分梯度钢。据报道，淬火后的材料可以冷轧到1.5的等效应变而没有裂纹。冷轧材料的机械性能表现出高达2.5 GPa的强度和延展性。建立了一个简单的力学模型来预测梯度结构轧制后的应力状态，解释了目前高强度材料良好的塑性。
2012-03-14 cond-mat.mtrl-sci
On the thermo-elastostatics of heterogeneous materials. I. General integral equation
我们考虑一个线性热弹性复合介质，它由一个均匀的矩阵包含一个统计上不均匀的随机夹杂物集，当夹杂物的浓度是一个函数的坐标（所谓的功能梯度材料）。复合介质受到应力场、温度场和体积力（例如离心载荷）的基本上不均匀的载荷。对于夹杂物的随机场，得到了连接所考虑点和周围点的应力场和应变场的一般积分方程。该方法基于从已知的初始积分方程的两侧减去它们的统计平均值的定中心过程，而无需任何辅助假设，例如，在已知的定中心方法中隐含地利用了有效场假设。在这样做时，包含作用于单独一个的夹杂物的区域的大小是有限的，即局部性原理发生。
2009-12-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other cond-mat.soft
Reversal of Spin-torque Polarity with Inverting Current Vorticity in Composition-graded Layer at the Ti/W Interface
本文研究了 Ti/W 界面成分梯度极性对自旋电流产生的影响，发现通过反转 Ti/W 堆叠顺序可反转自旋力矩符号，为不依赖强自旋或轨道霍尔效应材料高效产生自旋力矩提供了新策略。
2025-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
In silico Ptychography of Lithium-ion Cathode Materials from Subsampled 4-D STEM Data
针对4-D STEM中电子束损伤与信噪比的矛盾，本文提出利用数据冗余的欠采样重建方法，并在模拟LiMnO2数据集上以12.5%采样率实现高质量相位图像重建。
2023-07-12 cond-mat.mtrl-sci eess.SP physics.comp-ph
