因次分析法在结构有限元分析中的应用

将因次分析法应用于结构的有限元分析中，求得模型和原型结构之间相似准则，并以结构的模态分析和谐响应分析为例，分析结构的相似关系，同时也验证了这种做法可行性。     

聚（丙烯酸-丙烯酰胺）高吸水剂的溶胀

采用反相悬浮聚合法合成了聚(丙烯酸-丙烯酰胺)(P(AA-AM))高吸水剂。采用N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,合成了交联剂摩尔分数分别为0.024 7%,0.053 6%,0.077 9%的3种不同的P(AA-AM)。通过对P(AA-AM)的溶胀动力学测试,研究了交联剂摩尔分数和溶胀介质对溶胀性能的影响,以及初始溶胀速率,溶胀速率常数,溶胀指数,溶胀系数和溶胀介质在水凝胶体系内的扩散行为。结果表明,P(AA-AM)在去离子水中的溶胀度为150~752 g/g,在质量分数为3.0%的NaCl水溶液中的溶胀度仅为31~43 g/g,其溶胀凝胶中的平衡含水率为95.24%~99.86%;溶胀速率常数随交联剂浓度、介质盐浓度的增大而增大;随着溶胀介质盐浓度的增大,溶胀指数减小,而溶胀常数却增大;吸水过程符合非Fick扩散,水的传输机理受扩散控制和松弛控制两种作用的共同影响,但松弛控制起主导作用。     

ES/CEP共混树脂紫外光固化行为及性能研究

以有机硅环氧树脂为增韧剂改性脂环族环氧树脂,研究了树脂组分比、固化时间、引发剂种类和含量等工艺参数对固化行为的影响;采用热失重(TG)和差示扫描量热(DSC)对固化产物进行了分析。结果表明:当引发剂820和T含量为2%、环氧树脂(CEP)与有机硅树脂(ES)比例为85∶15时,1 000 W高压汞灯紫外光固化15min,树脂体系可以达到较好的固化效果。与纯环氧树脂相比,添加15%含量ES的共混树脂的抗拉强度略有下降而韧性得到较大提高,玻璃化转变温度下降7.5℃,快速失重区热降解速率明显下降。     

玻璃纤维布/ES-CEP复合材料粘结修理金属结构的耐久性试验研究

随着FRP修复技术的广泛应用,其修复结构的耐久性也越来越受到人们的关注。通过设计不同质量比的有机硅环氧树脂/脂环族环氧树脂(ES/CEP)在干湿循环作用下玻璃纤维增强复合材料(GFRP)和GFRP粘接修复损伤试样的拉伸试验,探讨树脂配比、干湿环境对GFRP和GFRP修复损伤铝板耐久性的影响。试验结果表明:干湿循环对GFRP的力学性能影响较小,而对GFRP修复试样性能影响较大,修复试样的极限载荷出现较大幅度的下降。改变树脂的配比结构,引入耐久性能较好的树脂,可以同时提高GFRP的修复效率和修复构件的耐久性能。     

阻尼层敷设方式对结构性能的影响

采用两种弹性模量不同的高分子材料，设计了四种自由阻尼层结构。基体钢板材质相同，阻尼层的总厚度相同。阻尼层分别采用单层同一材料和两层不同材料的形式。研究了结构的阻尼性能，发现采取分层阻尼层结构，并且将弹性模量大的材料敷设在外层时结构阻尼性能最好，依据高分子材料阻尼产生的机理，对此做了分析。研究了结构的固有频率，发现分层敷设结构的固有频率不因阻尼材料敷设顺序的改变而改变。     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络硬泡的静态压缩行为

采用同步法合成了聚氨酯/环氧树脂互穿聚合物网络硬泡。为了研究聚氨酯/环氧树脂互穿网络聚合物(PU/ERIPN)硬泡对压缩载荷的响应及变形机理,对IPN硬泡进行了应变率在1.67×10-4s-1~1.67×10-2s-1范围内的静态压缩试验。研究表明,PU/ER IPN硬泡的压缩行为表现出明显的各向异性和应变率效应。平行发泡方向上的应力-应变曲线表现出三个变形阶段:即弹性阶段,"平台"阶段和"硬化"密实阶段,其平台阶段的显著特征是应变软化和局部变形。讨论了IPN硬泡的压缩力学本构关系。     

TC2钛合金Nd:YAG激光焊接工艺及微观组织

为修复飞机TC2钛合金结构裂纹,应用YAG激光器进行了TC2钛合金的焊接实验。利用扫描电镜(SEM)和电子显微硬度仪分析了工艺参数对焊缝形貌和焊缝截面显微硬度的影响。结果表明:随着电流的升高,焊缝的熔宽逐渐增加,焊缝截面形貌由钉型向X型转变;随着焊接速度的增大,焊缝的熔宽呈减小趋势。采用电流150A、脉宽10ms、频率4Hz、焊接速度2.0mm/s的工艺参数可获得宏观质量良好的焊缝。焊缝熔合区可能为针状马氏体α′交织成的网篮组织;热影响区为75μm左右的环形带,其组织可能是由等轴的α相和针状马氏体组成,靠近熔合线部分较之远离熔合线的区域针状马氏体数量更多且更加密集,靠近熔合线区域有逐渐减弱的再结晶,再结晶尺寸明显大于基材;焊缝截面的显微硬度呈明显的阶梯状分布,基材的硬度在310～350HV0.5之间,熔合区的硬度在500～600HV0.5之间,熔合区硬度相对于基材提高了60%左右。     

TC2钛合金Nd:YAG激光焊接工艺及微观组织

为修复飞机TC2钛合金结构裂纹,应用YAG激光器进行了TC2钛合金的焊接实验。利用扫描电镜（SEM）和电子显微硬度仪分析了工艺参数对焊缝形貌和焊缝截面显微硬度的影响。结果表明：随着电流的升高,焊缝的熔宽逐渐增加,焊缝截面形貌由钉型向X型转变;随着焊接速度的增大,焊缝的熔宽呈减小趋势。采用电流150 A、脉宽10 ms、频率4 Hz、焊接速度2.0 mm/s的工艺参数可获得宏观质量良好的焊缝。焊缝熔合区可能为针状马氏体α′交织成的网篮组织;热影响区为75 μm左右的环形带,其组织可能是由等轴的α相和针状马氏体组成,靠近熔合线部分较之远离熔合线的区域针状马氏体数量更多且更加密集,靠近熔合线区域有逐渐减弱的再结晶,再结晶尺寸明显大于基材;焊缝截面的显微硬度呈明显的阶梯状分布,基材的硬度在310~350 HV_0.5之间,熔合区的硬度在500~600 HV_0.5之间,熔合区硬度相对于基材提高了60% 左右。     

热处理对聚氨酯微相分离行为的影响

聚氨酯弹性体是由软段和硬段构成的多嵌段共聚物,区内部通常存在一定程度微相分离。热处理可以对微相分离程度产生明显的影响。选择适当的热处理温度和时间可以改善材料的性能。本文综述了不同的热处理方式、时间对聚氨酯微相分离行为以及氢键的影响。     

光固化ES/CEP共混物及其复合材料力学性能研究

设计了不同质量比的有机硅环氧树脂/脂环族环氧树脂(ES/CEP)共混物,采用光固化技术,分别制备了ES/CEP共混物试样(EP)、玻璃纤维增强复合材料(GF/ES-CEP)以及GF/ES-CEP复合材料为补片的粘接修理铝合金试样,重点研究了有机硅环氧树脂(ES)的质量分数对试样拉伸力学性能的影响。结果表明:CEP添加ES、EP的抗拉强度有逐渐降低的趋势,延伸率则先增加后下降,EP的力学性能在加入15%的ES时达到最佳;GF/ES-CEP复合材料抗拉强度和延伸率则随ES比例的增加先上升后下降。以GF/ES-CEP复合材料为补片的复合材料粘接修理铝合金试样主要发生胶层与损伤结构界面的剥离破坏,表明复合材料力学性能优于界面力学性能。水浴处理后,GF/ES-CEP复合材料修理铝合金试样的力学性能有明显下降,加入适量有机硅树脂可以提高修复试样的耐湿热性能。