纤维增强复合材料结构的宏细观一体化分析方法

基于复合材料细观结构周期性假设 ,建立了一种数值型细观力学模型 ,通过将该细观力学模型与有限元分析相结合 ,建立了纤维增强复合材料结构的宏、细观一体化分析方法。该方法在结构分析中能够在获得宏观应力、应变场的同时获得细观应力、应变场。该方法可用于复杂细观结构特征的复合材料结构分析 ,也能用于涉及材料非线性的复合材料结构分析。     

颗粒增强复合材料弹性结构的双尺度有限元分析

颗粒增强方法是实现材料高性能化的重要手段。预测颗粒增强复合材料的细观结构与力学性能的关系是实现材料增强增韧的基础。为更好地分析、设计和优化复合材料,需要引入多尺度计算模型来考察细观结构对宏观力学性能的影响。基于均匀化理论,采用Voronoi有限元法对颗粒增强复合材料进行细观数值模拟,从而预测材料的宏观等效弹性常数,并直接得到材料的细观应力场。在细观尺度,首先假设满足平衡条件的应力场,采用Voronoi应力单元建立余能泛函并得到细观控制方程,最终形成可直接求解的线性代数方程组,从而求得应力系数并得到细观应力场。在宏观尺度,利用商业有限元软件ANSYS来进行宏观结构分析。通过均匀化方法求得弹性模量的宏观平均值,将其输入ANSYS系统即可进行计算,由此把宏细观两个尺度耦合起来,可以对颗粒增强复合材料构成的结构体进行有效的力学分析。     

初始缺陷对平纹编织C/SiC复合材料热膨胀系数的影响

基于有限元细观计算力学(FECM)提出了一种获得平纹编织C/Si C复合材料的初始缺陷对其热膨胀系数影响关系的方法。首先通过扫描电镜(SEM)观察将初始缺陷进行分类并利用SEM图对各类初始缺陷的分布特征进行测量和统计,然后依据测量和统计结果建立含初始缺陷的宏观材料代表体积单元(RVE)和纤维束RVE有限元模型,最后采用FECM方法预测含各类初始缺陷宏观材料RVE的热膨胀系数。基于以上方法得到了各类初始缺陷与宏观材料热膨胀系数之间的定量映射关系。     

基于有限元计算细观力学的RVE库的建立与应用

基于有限元计算细观力学理论,以MSC.PATRAN为平台,利用PCL(PATRAN command language)实现RVE(representative volume element)的参数化自动建模,建立RVE库,集成相应的细观力学计算程序,一体化预测复合材料宏观性能.通过工程实例,调用RVE库中的平纹编织复合材料RVE,预测平纹编织C/SiC复合材料的宏观弹性模量,对空天飞机全C/SiC复合材料机身襟翼进行静力有限元计算,实现结构材料一体化设计.     

泡孔微结构对弹性泡沫材料宏观压缩力学性能的影响分析

弹性泡沫材料是一类典型的非均质多孔材料,其宏观力学特性取决于基体材料特性和细观组成。通过构造一系列泡孔规则分布、朝向随机的椭圆形泡孔模型,以及随机分布圆形泡孔模型,采用有限元方法分析了弹性泡沫材料细观变形机制,以及泡孔形状、泡孔分布以及孔隙率等因素对弹性泡沫材料宏观压缩力学性能的影响规律。细观力学模型计算结果表明,弹性泡沫材料的单向压缩应力—应变曲线表现出泡沫材料共有的三阶段变形特性;与椭圆形泡孔模型相比,圆形泡孔模型具有较长的压缩平台段和稳定的力学性能;制备规则分布的球形泡孔结构是弹性泡沫材料微结构设计的优选方案。研究结果可用于指导弹性泡沫微结构设计。     

基于序列图像重构的Al_2O_3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料抗弯强度预测

针对考虑细观构造特性的纳米复合陶瓷材料宏观强度预测问题,开发基于序列图像的多相材料细观构造有限元重构方法,建立可以准确反映Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料细观构造的三维有限元模型,并且利用统一强度理论建立可考虑线性硬化的弹塑性本构模型,编写用于强度预测的有限元程序。假设各组分相均为刚塑性材料,考虑统一强度理论各种退化模型(b=0,b=0.5,b=1.0)数值预测材料宏观抗弯强度的上下限,并且发现计算模型参数b=0.5时所得结果与试验结果吻合很好。假设材料增强相具有硬化效应,研究它对材料宏观抗弯强度的影响。研究材料组分相体积分数比与Al2O3/(W,Ti)C纳米复合陶瓷材料宏观抗弯强度之间的关系,为今后材料设计、优化提供参考。     

细观力学理论在氧化铝陶瓷材料中的应用进展

叙述细观力学的主要研究方法、模型及其应用,并针对陶瓷材料的细观结构,论述提高陶瓷材料韧性的方法,如相变增韧、微裂纹增韧、纤维或晶须增韧等.     

大型带法兰封头热成形开裂部位的空穴扩张比预测

以大型带法兰封头的热成形工艺Deform-3D软件模拟过程为研究对象,从细观力学和塑性力学角度出发,将空穴扩张比理论与有限元方法相结合,利用损伤力学的空穴扩张比理论,计算了成形中封头易开裂部位的空穴扩张比,对易开裂部位进行了粗略的定性预测,同时还考虑锻造温度、变形速度和摩擦因子对空穴扩张比的影响。结果表明,大型带法兰封头成形的易开裂部位是在半球形外表面,在有效范围内,变形温度高,变形速度低,润滑条件好,材料的空穴扩张比就较小,材料就越不容易开裂。     

ω型扣件弹条的非线性力学行为

以Vossloh300-1型扣件系统中的ω型SKL15弹条为研究对象,采用有限元软件建立扣件系统仿真模型,在3种材料属性(线弹性模型、双线性模型、拉伸试验获取的弹塑性模型)和2种接触属性(绑定约束、非线性接触)下对弹条的力学行为进行模拟,通过疲劳试验验证模型的有效性,并研究了弹条材料属性以及弹条与嵌入块的接触属性对弹条非线性力学行为的影响.结果表明:在弹条与嵌入块的接触属性为非线性接触以及弹条本构模型为弹塑性模型的条件下,采用有限元模拟得到的弹条跟端最大主应变方向及最大主应变与试验结果相吻合,二者的相对误差分别为5％和3.4％,有限元模型有效.采用非线性接触以及弹塑性本构模型定义弹条材料得出的弹条力学行为与实际情况较接近.     

复合材料宏观刚度系数的细观有限元数值计算方法

根据复合材料宏观有效模量的定义,本文通过在复合材料细观模型的边界施加六组特定形式的均匀边界条件,以三维有限元作为数值分析手段,对各种细观模型及增强相力学特性,可一次性全部解出复合材料的所有弹性系数.通过计算典型代表体元细观模型,验证了本文数值方法的准确性和优越性.     

Natural frequencies of vibration of a class of solids composed of layers of isotropic materials

In a recent paper, the Ritz method with simple algebraic polynomials as trial functions was used to obtain an eigenvalue equation for the free vibration of a class of homogeneous solids with cavities. The method presented is here extended to the study of a class of non-homogeneous solids, in which each solid is composed of a number of isotropic layers with different material properties. The Cartesian coordinate system is used to describe the geometry of the solid which is modelled by means of a segment bounded by the yz, zx and xy orthogonal coordinate planes and by two curved surfaces which are defined by fairly general polynomial expressions in the coordinates x, y and z. The surface representing the interface between two material layers in the solid is also described by a polynomial expression in the coordinates x, y and z. In order to demonstrate the accuracy of the approach, natural frequencies are given for both a two- and three-layered spherical shell and for a homogeneous hollow cylinder, as computed using the present approach, and are compared with those obtained using an exact solution. Results are then given for a number of two- and three-layered cylinders and, to demonstrate the versatility of the approach, natural frequencies are given for a five-layered cantilevered beam with a central circular hole as well as for a number of composite solids of more general shape.     

叶切面最大厚度数值计算与应用

以叶切面最大厚度的数值计算方法为基础,探讨叶切面最大厚度计算的计算机实现,介绍叶切面厚度数值计算法的应用实例.     

两种仪表功能合理性评述

本文以某些积算和双笔记录仪产品为例说明由于仪表功能设计的不合理或选型不当，影响了仪表的正常使用，制造厂和用户应关注这类问题。     

膨胀套导向机构的设计

通过分析膨胀套在实际使用产生滑移受阻现象、卡死现象原因的实质,并在分析产生问题原因的基础上提出了改进措施即：增加导向机构。     

双丝杠驱动机构同步分析

介绍了双丝杠驱动机构工作原理,论述了双丝杠运动产生不同步的原因以及如何判定与解决同步问题。     

磨粉机快辊轴承座加工工艺设计

设计了磨粉机快辊轴承座的加工工艺和具体的工装夹具.利用卧式加工中心加工磨粉机快辊轴承座,辅以能够高效快速夹紧的夹具,既可以保证加工精度,又能够提高加工效率.     

某型号飞机起落架支柱减振筒内壁腐蚀原因分析

飞机起落架减振支柱在飞机起落和滑跑时,吸收撞击能量,对飞机安全起降的意义重大.减振筒是减振支柱中的重要部件,本文从工艺流程、理化分析、外场使用和腐蚀机理分析等方面,对减振支柱减振筒内壁的腐蚀原因及危害进行了综合分析,并提出了相应措施.     

Method of implementation of the positive gradient of mechanical properties of triboengineering materials

Modern methods of implementation of the rule of positive gradient of mechanical properties are considered; this rule was formulated by I.V. Kragelskii and its application serves to minimize the friction and wear of solids. The given methods include the application of coatings with the method of finishing antifricton abrasion-free treatment; application of new metal-cladding lubricating materials; and creation of a nanostructural state of the surface iron nitride layer by nitriding steel with a positive gradient of hardness normal to the surface.     

我校工业设计教育改革初探

针对目前市场对工业设计人才的需求,本文论述了我校在工业设计教育方面的改革措施,着重介绍了我校工业设计教育在软件和硬件方面所进行的一系列的改革。     

一种涡旋压缩机径向随变机构的设计

详细介绍了运用随变原理设计的一种新型径向密封机构的结构特点,工作原理及主要参数的确定方法,该机构可补偿由于涡旋体加工精度不高而造成的功率损失,适用于涡旋压缩机的批量生产。