三种工况下SiC/Al FGM紧凑拉伸试件的力学行为研究

SiC/Al梯度功能材料各梯度层由不同体积浓度的陶瓷和金属组成,由于材料组分梯度变化,克服了双材料界面的应力突变问题,从而获得优异的使用性能。文中应用Ansys软件和激光云纹干涉法,对具有四个梯度层的SiC/Al梯度功能材料紧凑拉伸试件在三种工况下的力学行为进行研究。通过Ansys分析得出试件裂纹扩展的规律以及裂前4mm处的应变分布,后续实验采集试件随各载荷变化的位移场云纹图,根据位移与条纹级数的关系以及小变形条件下应变与条纹级数关系式,得到梯度功能材料紧凑拉伸试件预制裂纹区的应变分布。通过两种方法相应结果对比分析,得出有关梯度功能材料的裂纹扩展准则的适用性方面的结论;同时,就实验获得的应变测量结果,讨论梯度功能材料的物性变化规律,以及材料组分和梯度层结构对材料整体物性参数的影响。     

SiC/Al梯度功能材料热应变测试与有限元分析

SiC/Al梯度功能材料各梯度层由不同体积浓度的陶瓷和金属组成,由于该材料性能为梯度变化,克服了双材料界面的应力突变.文中采用云纹干涉法,对具有四个梯度层的SiC/Al梯度功能材料分别在机载、热载及两者共同作用下进行应变测试,分别得到这三种情况下每梯度层同一位置的纵向应变、横向应变和剪应变值.将实验结果与有限元结果进行分析比较,同时与SiC和Al所组成的双材料进行比较,论证在同样的工况条件下,功能梯度材料的优越性.     

焊接动态热应变云纹测试技术的研究——铝合金移动热源焊接热应变规律的特点分析

本文采用高温热应变云纹测试技术进行了铝合金移动热源加热平板中心熔敷焊接热应变过程的研究,通过试验获得了铝合金焊接动态热应变云纹图象的照片,用专用的焊接云纹条纹图象数据处理方法对条纹进行处理,获得了铝合金焊接动态热应变规律并分析了其特点。该试验研究结果为进一步定量地考虑焊接过程中各种力学现象（如焊接热裂纹、热应变脆化等）打下了基础,为建立材料焊接热应变数据库提供了可靠的技术数据。     

树脂基复合材料内部离面位移场和应变场分布的动态测量

为了快速动态测量树脂基复合材料内部的受力变形情况,利用光学干涉谱域相位对照B扫描方法,对存在孔洞缺陷的树脂基复合材料样件内部的离面位移场和应变场进行了测量。分别对机械载荷和热载荷作用下的复合材料样件进行了弯曲变形和热变形实验,然后对实验中得到的相位差数据进行解卷绕,计算得出了材料内部的离面位移场分布和应变场分布。实验显示:得到的结果能够清晰反映复合材料内部缺陷周围受力变形的动态过程,观测到的材料应力集中区域的位移和应变明显大于完好部分,透视得到了测量材料表层以下1mm连续深度的变形情况。该方法能够实现亚微米级的位移场测量精度,并可对材料的变形过程进行动态测量,是一种进行材料力学特性分析的有效手段。     

剪切电子散斑干涉仪的实验应用

简要介绍剪切电子散斑干涉的基本原理,将标准试件在受栽后的位移和位移梯度干涉条纹,通过CCD摄取并进行处理,从干涉条纹直接获得令人满意的结果,通过实验说明该技术能够应用在各个不同的场合,将成为无损检测的有效方法.     

集中载荷假设下三片变截面簧刚度分析

采用集中载荷假设,利用单位载荷法模型建立3片变截面钢板弹簧变形与力学传递模型,并依据主片分析法推导出主簧与合成簧刚度计算公式。利用变截面簧样件截面参数,计算样件主簧与合成簧理论刚度结果;在ANSYS Workbench中建立变截面簧样件有限元模型,分析变截面簧在加载过程中的变形-载荷情况与主簧、合成簧刚度;进行变截面簧样件静刚度实验,获得样件钢板弹簧在实际加载卸载过程中变形-载荷情况与实际主簧与合成簧刚度。对比分析理论计算刚度、ANSYS Workbench有限元计算刚度与实验刚度,三者偏差不超过5%,证明集中载荷假设下的3片簧变形与力学传递模型正确。     

金属细丝扭转尺寸效应及其有限元模拟研究

尺寸效应是金属微细塑性成形研究中的热点和难点之一。目前采用应变梯度理论能对金属变形过程尺寸效应的影响进行较好的分析,但是将之应用于金属微细塑性成形过程分析及其有限元模拟的研究并不多。因此将应变梯度强化引入材料本构模型,深入剖析在金属细丝扭转过程,应变梯度强化与应变强化之间的关系,探讨应变梯度对流动应力起主要强化作用的区间。同时基于Abaqus有限元软件平台,编制可实现应变梯度计算的单元子程序,模拟验证现有文献中细铜丝扭转实验,模拟结果与实验基本吻合。     

金属基复合材料热机械疲劳加载模型的数值解法和应用

论述考虑涂层效应的纤维增强金属基复合材料的热机械加载模型的数值解法和工程应用实例.热机械加载三层细观力学模型归纳为一阶常微分方程组的初值问题,在考虑数值求解的方法时采用经典的4阶Runge-Kutta法.对细观模型层间应力分配系数的确定,进行详细讨论.选择常用的铝基复合材料,计算其在温度循环和机械应变循环同相位和反相位两种情况下材料总体和各组分的力学响应.计算得到材料涂层处的应力状态以其对复合材料整体热机械加载性能的影响.     

高强度钢45CrNiMoVA流变本构方程研究

本文以45CrNiMoVA材料为研究对象,通过准静态扭转实验和正交切削实验相结合的方法建立了反映切削加工过程中应变硬化效应、应变率硬化效应和热软化效应的Johnson-Cook材料本构模型,在低应变率范围内采用扭转试验的方法来获得材料本构模型的系数,使用正交切削实验来获得高应变率条件下的材料模型系数。     

FRP 层压复合梁结构屈曲变形在线监测方法

为了实现梁结构屈曲变形在线监控,提出了一种FRP层合梁屈曲变形重构方法。首先,依据高阶剪切变形理论,提出了一种复合梁结构变形场描述方法,并基于冯卡门应变梯度理论,推导出了中性轴应变表述方式。然后,利用最小二乘变分法建立了位移重构模型。其中,利用四次B-样条基函数构造了屈曲变形位移插值函数,推导了理论中性轴应变计算公式。并基于少量应变测量,提出了非线性项应变解耦方法,建立了测量应变与实测中性轴应变转换关系。最后,为了验证所提方法的精确性,以25层碳纤维复合梁为样件,搭建固定-简支梁试验平台,对其进行数值计算和试验论证。结果表明,建立的屈曲变形重构模型在不同轴向载荷作用时,位移场重构误差均小于8%。