有一定取向性的碳纤维增强尼龙6复合材料弹性模量的实验和理论研究

纤维增强热塑性聚合物基复合材料注塑成型后往往被认为是各向同性复合材料。然而,注塑成型后纤维会具有一定的取向性,从而使复合材料试样呈现各向异性的特点。为了合理预测此类复合材料的弹性模量,本文对碳纤维增强尼龙6复合材料注塑试样内部的纤维长度和取向分布情况进行了测试和分析,得出了纤维取向的分布规律。随后结合单向纤维增强聚合物基复合材料力学模型和层叠理论,构造出了适用于有一定取向性的纤维增强树脂基复合材料弹性模量预测理论模型,其理论结果和拉伸实验结果吻合较好,表明该预测模型的准确性比较高。      

炭纳米纤维添加剂对炭/炭复合材料力学性能影响

采用等温CVI工艺制备出5种不同炭纳米纤维含量（质量分数分别为0，5％，10％，15％和20％）的炭／炭复合材料。发现添加炭纳米纤维的炭／炭复合材料具有很高的力学性能，在加入炭纳米纤维为5％时，相对于没有添加炭纳米纤维的炭／炭复合材料，弯曲强度增大了76．3％，弹性模量增大了55．5％，但添加量增大到20％时，强度和模量都逐渐降低。     

锚杆围岩系统数学模型的建立及动态响应分析

目的　建立锚杆在锚固状态下的波动方程 ,为锚杆锚固质量的无损检测提供理论上的指导 .方法　将围岩对锚杆的作用简化为一个线性弹簧和一个与速度有关的阻尼器 ,以此为基础 ,建立锚杆围岩系统在瞬态激振下阻尼波动方程 ,并求出锚杆围岩系统动力学方程在不同边界条件下的解析解 .结果　导出了锚杆围岩系统的位移、速度和加速度 3种瞬态动测响应 .结论　这一结果对锚杆锚固质量无损检测方法的发展和提高锚杆锚固质量动测技术的准确性提供了新的方法 ,也对桩基无损检测及地震分析具有重要的理论意义     

脆性材料裂纹与损伤相互作用的试验研究

为研究岩石等脆性材料的损伤对裂纹动态扩展的影响,采用动态透射焦散线方法,模拟脆性材料裂纹与损伤相互作用的动态过程,进行多种损伤情况下有机玻璃试样裂纹动态扩展过程试验研究,讨论不同类型损伤对脆性材料裂纹动态扩展规律的影响和裂纹与损伤相互作用的机制。试验结果表明:不同类型的损伤对裂纹扩展影响不同,除裂纹型损伤外,其他几种类型损伤的存在均会引起裂纹扩展出现短暂停滞,停滞时间与损伤的尺寸及距离扩展裂纹路径的距离有关系;裂纹扩展路径上存在单个圆孔时会影响裂纹扩展速度,裂纹消耗能量增大;而多个圆孔情况下,材料局部弱化,裂纹扩展速度增大,而裂纹扩展消耗能量降低;表面损伤和局部贯通裂纹的尺寸、相对裂纹扩展路径距离等影响裂纹扩展速度,但能量消耗并未增大;对称裂纹相互竞争,同步扩展,裂纹尖端位置或裂纹长度的微小差别(例如裂纹长度相差3.68%)就会对裂纹起裂产生明显影响,导致2个裂纹起裂时间不同,裂纹扩展以后,先起裂的裂纹尖端应力强度因子大说明能量集中到相应裂纹尖端,从而越有利于该裂纹的扩展,扩展速度也就越大(相差约38.9%),相同条件下裂纹扩展所消耗的能量也越大。     

基于动态补偿的线性系统最优干扰抑制

本文针对受外部干扰的线性时不变系统研究了基于动态补偿的最优干扰抑制问题,其中干扰信号为已知动态特性的扰动信号.首先,将原系统与扰动系统联立构成增广系统,进而转化为无扰动的标准线性二次最优问题.其次,给出了经具有适当动态阶的补偿器补偿后的闭环系统渐近稳定并且相关的Lyapunov方程正定对称解存在的条件,进一步给定的二次性能指标可写成一个与该解和闭环系统初值相关的表达式.为了得到系统的最优解,将该Lyapunov方程转化为一个双线性矩阵不等式形式,并给出了相应的路径跟踪算法以求得性能指标最小值以及补偿器参数.最后,通过数值算例说明应用本文方法可以不仅能够最小化线性二次指标,而且能够使得系统的干扰得到抑制.     

电纺制备PCL纳米纤维材料及对其直径测量的修正方法

电纺方法中纳米纤维材料在收集器表面因重力和黏性的作用横截面将从圆形变为椭圆形。定义AFM的测量结果为垂直直径,SEM的测量结果为水平直径,研究了电压和浓度两个重要参数对电纺方法制备PCL纳米纤维平均直径的影响,并得到了质量分数为10%的PCL溶液制备的纳米纤维、并且其水平直径为垂直直径的1.5倍。     

液相夹杂复合软材料的设计、制备与力学性能研究进展

液相夹杂复合软材料是一类由功能液体或相变材料作为夹杂物的智能材料,由于其具备优异的变形特性和功能可设计性,近年来在柔性电子器件、可穿戴设备、软体机器人等领域得到广泛研究和应用。本文从以下几个方面回顾液相夹杂复合软材料的最新研究进展:首先,重点介绍非相变夹杂和相变夹杂复合软材料的功能设计及制备方法;然后,详细阐述液相夹杂复合软材料等效力学性能研究及尺寸效应;最后,简要探讨液相夹杂复合软材料研究所面临的挑战及值得关注的研究方向。      

基于水平剪切超声导波的高温管道壁厚在线监测

设计了一种基于水平剪切(SH)导波的高温管道壁厚在线监测方法,该方法通过采用波导条作为热缓冲结构,在压电换能器和高温管道之间快速隔热降温,同时传递用于测量壁厚的非频散SH导波信号。提出了一种波导条上非频散水平剪切导波激励和接收方法,设计了波导条和高温管道干耦合夹持连接装置,通过试验验证了这种SH超声导波法在高温(600℃)下在线监测管道壁厚的可行性。     

基于球填充法的STL模型曲面自适应网格生成方法

为满足有限元分析的需要,针对STL模型提出一种基于球填充法的自适应网格生成方法.首先识别STL模型的线曲率、面曲率和区域形状特征;其次采用八叉树做背景网格来建立尺寸场信息;最后,利用球填充算法在STL曲面生成自适应网格.文中方法不需要点面投影、前沿判交等复杂计算,能高效地生成STL曲面自适应网格.数值实验结果表明,该方法比NetGen速度更快,产生的自适应网格质量更优.     

聚己酸内酯纳米纤维的拉伸试验及表面表征

文中采用静电纺丝法制备了纳米聚己酸内酯纤维,对单根纤维进行了单向拉伸试验,研究了单根纤维在纳米尺度的基本力学性能;并通过原子力显微镜研究了纤维表面结构特征对纤维力学性能的影响。结果表明,在拉伸载荷作用下,随着纤维直径的减小,纤维的杨氏模量没有显著的变化;纤维表面特征对纤维的拉伸强度有重要影响,但对纤维的杨氏模量影响不大。