西安交通大学教师个人主页 尚 福林

 研究领域： 1. 复合材料与结构力学；2. 塑性变形与本构理论；

                       3. 微纳米材料与结构强度；4. 计算材料力学（第一原理计算与分子动力学模拟）；

1. 研究背景：

（1）薄膜力学（2005～ ）
   微电子器件和微纳机械电子系统（MEMS/NEMS）中使用的各类薄膜、管/线、岛/点状材料与结构的强度问题，包括界面强度、疲劳、蠕变、断裂等。这些微小材料与结构的特征尺寸处于微纳米量级，相关的实验测试与数值模拟研究极具挑战性。

（2）涂层力学（2007～）
    热障涂层材料（Thermal Barrier Coatings, 缩写TBC）表面防护技术广泛应用于制作重型燃气轮机叶片。涂层材料对于保障叶片材料及其结构的机械强度非常关键，也可提高其使用可靠性与服役寿命。在实际制造和使用中发现，热障涂层材料强度性能普遍较差，容易发生破坏，研究热障涂层的力学特性非常重要。通常TBC破坏形式表现为层裂（spallation）破坏和界面剥离/分层(delamination) 破坏。即限制涂层使用的主要制约因素为涂层结合强度。本课题组近年来侧重探讨了热障涂层材料强度特性的两个基础性科学问题：1）测试热障涂层结合强度的实验与表征方法；2）关键界面Ni/Al2O3在拉伸、剪切以及混合加载条件下的界面基础强度和断裂特征。

（3）微纳单晶金属材料的塑性特性测试、描述以及塑性本构模型化（2010～；2017～ ）
   微纳米尺寸的单晶金属柱体（Ni,Al,Cu等）的单轴压缩响应具有许多特异行为，诸如屈服强度升高、锯齿形塑性流动阶段、应变突变现象、随机性等，目前的连续塑性理论无法对其进行描述，亟待发展建立相应的理论模型和数学关系式。

（4）合金材料的塑性本构模型研究（2012～）
   基于材料变形的微观物理机制和实验结果，发展适用于大规模数值模拟的合金材料本构模型，对其变形行为给出高精度预测。

 （5）油气压裂力学问题研究(2012～)

    研究石油天然气钻采过程中的水力压裂相关的力学问题，发展可靠分析模型，完善和优化水力压裂设计。

（6）复合材料力学特性和行为研究(2015～)

    航天器结构中大量使用复合材料，太空在轨服役条件下，这些复合材料结构可能经受力学性能变化。

关于微纳米材料与结构（包括薄膜/涂层/单晶)、金属、陶瓷、复合材料等强度特性和力学行为，主要开展以下工作:
2. 实验测试研究：试验测试方法、力学分析评价和数值模拟研究；
3. 力学模型和分析方法研究；
4. 本构模型研究；
5. 数值模拟研究：运用从有限元计算、分子动力学模拟 (molecular dynamics simulation)、离散位错动力学计算（discrete dislocation dynamics）到量子力学第一原理计算 (first-principle calculation) 等数值计算方法，来研究微纳米材料及其结构的力学特性、多物理特性等。

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应用研究部分：
 主要涉及复合材料与结构的力学分析；金属材料、电站与石油机械零部件的应力分析、强度特性、结合/连接特性、有关的材料力学问题和强度问题等，具体包括:

1. 航天器用复合材料结构应力计算、蠕变特性、强度分析与失效分析（2009-）
2. 通信与电子设备中的力学问题（2012-）
3. 发电厂金属材料和部件的强度（1996-）
4. 石油机械强度与安全（1994-）
5. 结构安全性评定（1996-)

6. 油气压裂技术和工程设计中的力学相关问题(2012-)

 

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  1. 我的学生们：

 

姓 名	类 别	在校时间	研究题目
闫亚宾	硕士生	2009年毕业	薄膜界面破坏过程的内聚力模拟研究
孙长安	硕士生	2009年毕业	测试热障涂层的修正四点弯曲方法研究
靳海丰	硕士生	2009年毕业	Al/Si界面拉伸强度和失效的分子动力学模拟
赵朋飞	硕、博士生	2012/6博士毕业	热障涂层结合强度的测试与表征
郭显聪	硕、博士生	2013/11博士毕业	Al2O3/Ni界面拉伸与断裂特性的第一原理计算
李晓东	硕士生	2010年毕业	含TGO热障涂层的结合强度测试
薛亚慧	硕士生	2010年毕业	P92钢蒸汽管道的安全性评定
杨 毅	硕士生	2010年毕业	Al2O3/Ni界面拉伸强度和断裂特性的分子动力学模拟
张 旭	硕、博士生	2014/6博士毕业	微米尺寸单晶金属柱体的间歇性塑性流动研究
朱鑫尧	硕士生	2011年毕业	碳纤维缠绕壳体应力分析和橡胶材料力学特性测试
曾 伟	硕士生	2012年毕业	复合材料壳体结构优化与失效研究
黄 凯	硕士生	2012年毕业	含缺陷的J55油管和D级抽油杆的安全性评定
包泽赢	硕、博士生D5	2011/9、2012/9－2018.7	界面力学行为的第一原理计算研究
潘 渤	硕士生	2013年毕业	单晶金属塑性本构关系研究
王远祥	硕士生	2013年毕业	铝合金螺栓连接防松弛特性实验与理论研究
常 远	硕士生	2014/6毕业	微小材料变形中的应变突变准则与模型研究
谭 浪	硕士生	2014/6毕业	微米尺寸单晶金属变形特性实验测试
张永梅	硕士生M3	2013/9－2016/7毕业	合金塑性变形特性和物理本构关系研究
陈 雁	硕士生M2	2013/9-2015/7毕业	两类合金微结构演化与塑性变形机理研究
付大明	硕士生M3	2013/9－2016/7毕业	页岩水力压裂的断裂力学模型研究
田朝阳	硕士生M2	2014/9－2016/7毕业	合金塑性本构模型的数值实现和求解策略研究
马  瑜	硕士生M3	2014/9－2017/7毕业	复合材料管件结构蠕变性能测试与强度评价
邵振威	硕士生M2	2014/9－2016/7毕业	复合材料结构力学分析
郭惠丽	博士生D4	2014/9－	微尺度单晶金属塑性应变强化行为
林光亮	硕士生M2	2015/9—2017/7毕业	合金塑性本构模型的有限元实现、验证与确认
罗  静	硕士生M3	2015/9—2018.7毕业	位移加载条件下微尺度FCC单晶金属应变突变的二阶功准则
杨增钦	硕士生M3	2015/9—2018.7毕业	复合材料管件细微缺陷扩展机理研究与强度分析
千  宇	博士生D3	2015/9—	典型掺杂GaN半导体材料的关键力学性能研究
李  力	硕士生M2	2016/9 —2018.7毕业	复合材料薄壁管件的屈曲分析与强度评价
黄哲峰	硕士生M2	2016/9 —2018.7毕业	高低温循环作用下复合材料结构强度特性分析
武晨光	硕士生M3	2016/9 —	Drucker公设与二阶功稳定性条件的理论研究
陈柏淼	硕士生M2	2017/9 —	复合材料结构的热稳定性研究
杨江艳	硕士生M2	2017/9 —	复合材料结构的蠕变性能测试研究
邓师哲	硕士生M1	2018/9—	GaN材料力学行为的分子动力学模拟研究

  

 2. 毕业的研究生：

姓 名	类 别	在校时间	毕业去向
闫亚宾	硕士	2006/9 － 2009/7	日本京都大学，博士生； 2012年加入中物院总体研究所
孙长安	硕士	2006/9 －2009/7	中船某研究所
靳海丰	硕士	2006/9 －2009/7	沈飞公司
李晓东	硕士	2007/9 －2010/7	中航623所
薛亚慧	硕士	2007/9 －2010/7	航天771所
杨 毅	硕士	2008/9 －2010/7	深圳某公司
朱鑫尧	硕士	2009/9 －2011/7	英国HW大学，博士研究生
赵朋飞	博士	2009/2－2012/6	航天科技二院（北京）
曾 伟	硕士	2010/9 －2012/6	上海商飞公司
黄 凯	硕士	2010/9 －2012/6	华为公司（西安）
潘 渤	硕士	2011/9 －2013/6	日本大阪大学，博士研究生
王远祥	硕士	2011/9 －2013/6	东方锅炉集团（成都）
郭显聪	硕、博士	2007/9/2009/2-2013/11	自主创办公司（宁波）
常  远	硕士	2011/9 －2014/6	航天科技一院（北京）
谭  浪	硕士	2011/9 －2014/6	华为公司（深圳）
张  旭	硕、博士	2008/9、2010/2 － 2014/6	郑州大学（任教）
陈  雁	硕士	2013/9-2015/7	陕汽集团（西安）
张永梅	硕士	2013/9-2016/7	悉尼大学，博士生
付大明	硕士	2013/9-2016/7	中车集团（广州）
田朝阳	硕士	2014/9-2016/7	美的集团（广州）
邵振威	硕士	2014/9-2016/7	中国航发黎阳（贵阳）
马  瑜	硕士	2014/9-2017/7	中航西安航空发动机公司
林光亮	硕士	2015/9-2017/7	宁德时代新能源科技公司
杨增钦	硕士	2015/9-2018.7	电子科技14所（南京）
罗静	硕士	2015/9-2018/7	中车集团（株洲）
李力	硕士	2016/9-2018/7	日本大阪大学，博士生
黄哲峰	硕士	2016/9-2018/7	华为公司（深圳）