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休斯顿大学Roberto教授访出席工程科学前沿讲坛并作报告

日期 : 2020-01-09
摘要
2020年1月9日上午,应航空航天学院邀请,休斯顿大学土木与环境工程系主任Roberto教授在A区理科楼010教室进行了学术讲座。此次讲座由航空航天学院工程力学系主任金晓清教授主持,航空航天学院、土木学院以及机械学院等相关学院的师生60余人参加。

2020年1月9日上午,应航空航天学院邀请,休斯顿大学土木与环境工程系主任Roberto教授在A区理科楼010教室进行了学术讲座,讲座的主题为“Reverse Engineering of The Shells of Mollusks: An Example of Bioinspired Design”。此次讲座由航空航天学院工程力学系主任金晓清教授主持,航空航天学院、土木学院以及机械学院等相关学院的师生60余人参加。

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金晓清对Roberto主要情况进行了简要介绍,Roberto是休斯顿大学的土木与环境工程系主任,曾任ASCE工程力学研究所所长,现任ASCE工程力学杂志编辑,也是2019年ASCE Raymond D. Mindin勋章的获得者。他的多学科研究主要关于表征材料对机械、热以及环境载荷响应的理论、计算以及实验技术,尤其是建立描述材料和结构疲劳以及断裂的计算分析模型。其研究应用于土木工程、机械和航空航天工程、材料科学、微电子机械系统、生物技术以及假肢设计等多个领域。他在包括《科学》和《自然》在内的权威期刊上发表了100多篇论文。他的研究项目在包括纽约时报科学时报,美国科学家,商业周刊,金融时报和地理杂志等诸多大众媒体上发表。

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在报告中,Roberto指出,天然复合材料以其机械强度和韧性而闻名,尽管天然复合材料具有高度的矿化作用,但由于有机成分不超过普通复合材料的百分之几,其断裂韧性仍然比纯矿物的单晶高出两到三个数量级。矿物相中有机质基质的合理分布,以及延伸超过几个长度尺度的层次结构,这些对于天然复合材料对外部载荷的力学响应,都起着至关重要的作用。此外,天然复合材料还能够修复其可能遭受的严重损伤。

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他的研究团队首次通过实验和理论结果证明,调用两种能量耗散机制,可以定量地解释巨无霸海螺对严重断裂的抗力来源:低载荷作用下外层多重开裂;而在承受更大载荷的情况下,壳体更坚硬的中间层会出现裂纹桥接。这两种机制都与壳的所谓交叉层状微结构密切相关,这种微结构在壳的外层提供了隧道裂缝,并提供了在多个尺度上桥接裂缝表面的无裂缝结构特征,因此,尽管文石的矿物含量约为99%(体积比),但海螺的外壳仍然可以被视为“陶瓷胶合板”(尽管胶合板的破坏方式不同于外壳),并可以指导坚韧、轻质结构的仿生设计。

此次讲座内容丰富,教授的语言风趣幽默,并结合了很多绘声绘色的事例,使大家对软体动物贝壳的逆向工程以及仿生设计有了更多的了解。报告结束后,参与讲座师生和Roberto进行了热烈的学术交流与讨论,教授十分耐心地与大家进行交流。讲座的最后,受工程学部委托,金晓清教授向Roberto教授赠送了工程科学前沿讲坛纪念牌,学术活动宣告结束以后全场响起热烈的掌声。


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陈青 责任编辑 工程学部