三维编织复合材料制件的细观单胞元分析

讨论了实现三维编织复合材料细观结构与宏观响应直接相关连的计算方法——细观单胞元法。该方法采用细观结构单胞作为离散单元对三维编织复合材料制件进行宏观网格剖分,在细观结构分析的基础上,将微结构上的物理量转换为细观单胞元的宏观节点变量,建立了细观单胞元刚度矩阵的求解方法。数值结果表明,该方法能反映细观结构参数的变化对材料宏观物理量的影响。     

三维五向编织复合材料的力学性能分析Ⅱ: 细观应力数值模拟

在实验观察的基础上, 考虑轴纱的挤压变形及纱线填充因子变化, 修正了现有的细观结构模型, 建立了更加真实反映三维五向编织复合材料内部编织结构的单胞模型。利用该模型采用3D 有限元法计算了材料的轴向弹性模量, 数值预测与实验数据吻合较好。分析了单胞在拉伸载荷作用下的细观应力分布, 为材料进一步的强度预测奠定了基础。      

考虑纤维束间粘接层的三维四向编织复合材料弹性性能数值预测

考虑了相邻纤维束之间的界面粘接效应, 建立了考虑纤维束间粘接层的三维四向编织复合材料单胞有限元模型, 较为真实地模拟了该材料的细观结构, 讨论了相应的边界条件和约束条件, 并采用有限元方法计算了该材料的等效弹性性能参数, 计算结果与实验值符合较好。研究了等效弹性性能参数随不同编织角及体积分数的变化关系, 得到了体胞的细观应力场, 为强度分析提供数据。      

三维四向编织复合材料改进模型的细观分析

三维编织复合材料现有的成型方法将导致编织物单胞模型发生变化,据此提出了一种改进的具有矩形截面的单元内胞模型,假设编织纱线具有平行六边形横截面,分析了不同区域胞体内部纤维束的空间构型,建立了三维四向编织复合材料内部单胞三维实体模型。通过分析编织物内纱线间的空间接触关系,采取合理的假设,推导了编织工艺参数和模型结构参数的关系,并计算了三维四向编织复合材料的纤维体积含量,为该种材料后续力学性能分析奠定了基础。该模型适用于部分不规则成型工艺,并有可能应用于其他形式的编织工艺研究。     

基于面-内胞模型的三维四向编织复合材料渐进损伤数值模拟

为了准确预测三维四向编织复合材料的纵向拉伸力学性能,对编织复合材料的面胞和内胞细观实体模型进行参数化建模,面胞模型考虑了纱线空间轨迹的偏移和横截面的挤压变形。用体素网格离散模型并施加合适的边界条件,将各组分材料的损伤模型编入到有限元分析软件ABAQUS用户定义材料子程序UMAT中。分别对内编织角为30°和45°的三维四向碳纤维/环氧树脂编织复合材料的面-内胞模型进行数值分析,经体积加权平均获得不同厚度编织复合材料试件的纵向拉伸模量和强度,通过统计具有相同破坏模式的积分点数量研究复合材料的渐进损伤过程。结果表明:基于面-内胞模型预测三维四向编织复合材料的纵向拉伸力学性能与试验值吻合良好,损伤分析结果合理地反映了面胞和内胞的渐进损伤过程。      

四步法三维矩形编织复合材料的细观结构模型

基于现有实验研究和编织工艺中携纱器的运动规律, 重点分析了材料内部区域纤维束的空间构型, 建立了材料的三维实体细观结构模型。该模型不仅体现了内部纱线因打紧工序而形成的紧密接触和截面变形, 而且考虑了内部和表面区域纱线因挤紧状态不同所造成的纱线填充因子变化。基于一种单胞取向平行于材料横截面边界方向的新划分方案, 解决了45°单胞划分方案的不足, 建立了便于力学性能分析的单胞几何模型, 并指出了编织工艺参数和模型宏细观结构参数的关系。模型数值结果与试件实测数据吻合, 表明了该模型的合理有效性,为材料后续力学性能分析奠定了基础。      

编入光纤后的3-D编织复合材料结构的力学建模

对于埋入光纤后的3-D编织复合材料结构进行了力学建模,介绍了光纤埋入编织材料结构的编织方法、工艺和走向,构建了含光纤部分编织复合材料结构的内胞模型,分析了光纤与纱线及内胞的相互几何关系,并采用多元变分法建立含光纤3-D编织复合材料结构的本构关系,理论计算结果与实验结果的相一致验证了光纤编入3-D编织复合材料结构中提高检测结构内部参数方法的可行性。      

二维二轴1×1编织复合材料细观结构模型及力学性能有限元分析

考虑纤维束相互挤压及横截面形状变化, 采用纤维束截面六边形假设, 建立了二维二轴1×1编织复合材料的参数化单胞结构模型。通过引入周期性位移边界条件, 基于细观有限元方法, 对编织材料的弹性性能进行预测, 讨论了编织角及纤维体积含量对面内弹性常数的影响, 并分析了典型载荷下单胞细观应力场分布。研究表明: 单胞结构模型有效反映了纤维束的空间构型和交织特征, 实现了不同编织工艺参数下模型的快速建立; 基于单胞有限元模型的弹性性能预测结果与试验结果较为吻合; 模型给出了单胞合理的应力场分布, 为二维编织复合材料的结构优化和损伤预测奠定基础。      

三维编织中纱线的运动规律分析

三维编织通过携纱器的间歇运动,使编织纱线彼此相互交织。编织纱线趋向于沿携纱器运动的方向运动。本文作者采用最小二乘法拟合携纱器的运动趋势线,系统地分析了编织过程中纱线的空间运动规律。在此基础上,获得的预制件结构单胞模型包含内部单胞和表面单胞。单胞的取向平行于预制件的表面,有利于材料的力学性能分析。     

CFRP圆形胞元蜂窝芯层面外剪切模量

为了减少卫星的热变形,将碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）材料圆管周期排布获得新型圆形胞元蜂窝芯层。考虑无论是Ressiner理论还是商业有限元软件ABAQUS,层合板计算热变形时,芯层的面外剪切模量均很重要,因此对CFRP圆形胞元蜂窝芯层的面外剪切进行了研究。分别从应力与应变的角度基于能量等效原理求出圆形胞元蜂窝芯层的面外剪切模量公式。以T300/环氧材料的工程常见铺层为例,比较基于ABAQUS软件计算所得剪切模量仿真解与公式计算所得理论解,其最大误差仅为10.4%,证实公式对于CFRP材料的适用性。同时用（±45°）₂铺层的T300/环氧芯层完成双剪试验,试验结果与理论结果误差为24.1%,与前人研究的铝蜂窝面外剪切模量理论解与试验解的误差相近。最后通过仿真手段证实,24.1%的误差对整体夹层结构影响较小,说明公式具有良好的工程应用价值。为以后CFRP圆形胞元蜂窝芯层的设计提供重要基础。     

炭黑填充聚丙烯复合材料的制备及性能

采用炭黑(CB)为导电组分填充聚丙烯制备复合型导电高分子材料。在分散剂作用下,炭黑可较好地分散在聚丙烯中,赋予材料导电性能,导电阚值为8％(质量)左右。采用差示扫描量热法(DSC)对该复合材料的热性能进行了分析。用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了炭黑在复合材料中的分散形态,表明炭黑以葡萄状聚集体的形态存在是复合材料具有低导电阉值和良好导电性能的重要原因。     

异戊二烯/丙烯腈嵌段共聚物的合成和性能研究

首次采用三元稀土催化剂[Nd(P204)3-Al(i-Bu)3-BrCH2CH2Br]以顺序聚合法合成异戊二烯－丙烯腈嵌段共聚物。研究了共聚合反应特征。用红外光谱和差示扫描量热分析等表征嵌段共聚物，它有两个玻璃化转变温度（Tg:-75.6℃，96.5℃），有优良的耐溶剂性和较好的力学性能。含28．2％丙烯腈的嵌段共聚物（生胶）的断裂强度为0．53MPa，屈服强度为0．50MPa，断裂伸长率为261％，弹性模量为1．86MPa。     

PES和PEEK紫外光氧化降解的红外光谱研究EI

用衰减全反射(ATR)和反射吸收(RA)红外光谱技术,研究了聚醚矾(PES)和聚醚醚酮(PEEK)的紫外光氧化降解反应。结果表明:PES在紫外线照射下明显被氧化,产物中形成大量的羰基和羟基,苯环被破坏生成脂肪链。PEEK也有类似的情况,其共轭的二苯酮结构单元随光照时间增加明显减少,同时有新化学环境的羰基出现,醚或C-O吸收的变化也可看到。     

虚拟设计环境建立与OpenGL和VRML的研究开发

本文在分析ＯｐｅｎＧＬ平台和ＶＲＭＬ语言特征的基础上,探讨了虚拟设计环境的特点,提出了通过ＶｉｒｔｕａｌＣ＋＋５．０和ＯｐｅｎＧＬ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ开发产品虚拟设计系统的方法与思路,建立了虚拟设计和场景浏览器ＶＲＣＡＤＥ１．０,该系统具有三维造型、材质与表观设计、场景编辑等功能,并支持ＶＲＭＬ２．０。     

二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺共聚物的合成与溶液性质

合成了阳离子单体N，N-二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)及其与丙烯酰胺(AAM)的共聚物，对单体及共聚物的合成方法进行了概述，并探讨了此阳离子型共聚物的稀溶液性质，包括导电性质和粘性行为。     

钢-混凝土连续组合梁滑移与挠度耦合分析

钢-混凝土连续组合梁界面滑移在一定程度上减小组合梁刚度,增大变形,影响构件性能。为定量研究组合梁界面滑移对构件性能的影响,对11根钢-混凝土连续组合梁进行了静力试验,描述了连续组合梁的滑移和挠度分布规律,建立了不同边界条件和不同荷载作用下的简支组合梁滑移挠度联合微分方程组,利用叠加法建立了钢-混凝土连续组合梁滑移和挠度的解析解计算公式。利用解析公式对17根连续组合梁试件进行了计算,计算结果与实测值吻合较好。计算结果表明,剪力连接程度对挠度有一定影响,当剪力连接度达到完全连接后,增大剪力连接度对挠度影响很小;当剪力连接度在0.6~1.0范围内时,界面滑移引起的挠度增量小于5%;同时,随连续组合梁剪力连接度的降低,连续组合梁界面滑移逐渐趋近于无剪力连接的叠合板滑移值。     

三甲基烯丙基氯化铵－丙烯酰胺共聚物的合成与结构表征

报道了三甲基烯丙基氟化铵（ＴＭ）的制备及其与丙烯酰胺的共聚。对ＴＭ的合成条件进行了探讨，对引发体系、温度，单体配比对共聚反应的影响进行了研究，并用ＩＲ、ＮＭＲ、差热分析及化学分析方法对其结构进行了表征。     

智能在线检测前端的研究

本文分析了制造系统发展对智能在线检测前端提出的新要求,提出采用专用信号处理芯片(DSP)构成的多CPU并行结构进行数据处理,利用专家系统技术、多传感器数据融合、神经网络等方法进行智能在线检测前端的研究。     

致密岩石渗透特性参数的测量解释方法

确定储油气层岩石的渗透特性参数(例如，渗透率和孔隙度)是油气田勘探与开发中的一项基础工作，而对于低渗透致密岩石的渗透率，由于室内实验时流体流动速率很小，采用常规岩芯方法难以直接测量。根据实验室的岩芯分析装置和实验过程，通过数值求解描述流体在多孔介质中不稳定渗流的数学模型和自动拟合岩样上、下流压力随时间的变化，建立了识别岩芯渗透率和孔隙度的最优化模型，并给出了模型的数值解法。最后，通过理论验证和实测数据计算说明了方法的实用性和可靠性。     

蒸发式冷凝器的应用与管系设计研究

本文概述了蒸发式冷凝器的工作原理、结构型式及应用特点,结合对国内外若干冷藏库工程选用冷凝器型式的调查,认为蒸发式冷凝器的应用前景十分良好,并根据作者多年工程设计经验提出了蒸发式冷凝器设备布置和管系设计中应注意的一些问题.