新型空心球结构的压缩力学性能

提出新型空心球结构,该结构是将球体上穿孔的空心球按照体心立方体进行排列和连接.通过实验研究了3D打印的单胞和胞元组合结构的压缩力学性能,建立单胞结构的三维有限元数值模型,实验结果验证了有限元模型的有效性.通过数值模拟研究穿孔空心球壁厚和孔径对结构弹性模量以及初始屈服应力的影响.结果表明,单胞结构的变形行为包括弹性变形、坍塌变形以及结构的自接触行为;多胞组合结构的变形过程包括弹性阶段、大变形阶段以及致密化阶段,其中大变形是由结构的层层连续坍塌变形所导致的;结构的弹性模量和初始屈服应力随壁厚的增大而增大,随孔径的增大而减小;与壁厚变化相比,结构的力学性能对孔径变化更为敏感.     

炭纤维强化板及其加固混凝土梁的力学性能

为探寻涂胶对炭纤维布力学性能的影响 , 深入了解其加固混凝土结构的力学行为 , 对制备的炭纤维强化板(CFRP)及其加固混凝土梁 , 分别进行了轴向拉伸和预制裂缝四点弯曲加载实验。对比有胶与无胶纤维布拉伸实验 , 表明环氧树脂不仅粘接纤维布 , 对纤维布有保护作用 , 而且能够显著提高其拉伸强度。通过对加固混凝土梁的 FRP外贴应变片的加载过程进行电测跟踪测试 , 得到了材料结构损伤破坏过程曲线。由力学模型和曲线点拟合的最小二乘法 , 对 CFRP板所受轴力及混凝土的界面剪应力分布进行分析 , 得到轴力及剪应力分布。在载荷的变化过程中 , FRP与混凝土的界面逐渐脱粘 , 使得 FRP的应力集中程度降低 , 有时会出现应变回弹现象。      

带环向切口金属杆的扭转剪切断裂

扭转圆杆的环向切口根部存在高度集中的剪切应力,Ⅲ型应力强度因子是裂纹端部应力场奇异性的度量.为探求带环向切口的受扭金属圆杆最大承载力的计算方法,通过对不同切口尺寸杆件的扭转剪切断裂实验,由各试件的预制切口尺寸和实验中测到的最大转矩分别计算相应的应力强度因子;利用非线性断裂理论推导出计算带环向切口裂纹扭转杆承载转矩的计算公式,将理论计算数值与实验结果进行比较,表明铸铁比碳钢试验结果更接近理论计算值.     

时变质量梁系统的振动主动控制研究

为了保证机械臂运动的高精度、准定位,采用主动控制技术降低结构的干扰振动是一项迫切而紧急的任务。该文以含变质量构件的弹性梁系统为对象,开展变质量弹性结构的振动特性研究和振动主动控制研究。使用模态叠加法推导了粘贴有压电片的变质量-柔性梁组合结构的控制方程,通过仿真获得变质量弹性梁系统的振动特性和运动规律。然后设计反馈控制器对质量增大系统和质量减小系统进行了振动主动控制,并采用时频分析技术分析了控制效果。仿真结果表明,变化的质量在引起系统振动频率改变的同时,还引起了一个附加的阻尼。在变质量时变系统的共振频率区间,通过反馈控制可有效抑制结构的振动。     

基于TMS320F2812的电子万能材料试验机测控系统

为了实现电子万能材料试验机测控系统的数字化,在研究用于工业控制的高性能DSP芯片TMS320F2812的基础上,简介了基于此芯片的电子万能材料试验机测控系统的组成和工作原理,从软硬件两方面阐述了试验机测控系统的数据采集和交流伺服控制的设计,并给出了其程序设计的流程图。实际应用证明：系统方案设计合理、控制灵活、性能稳定、可靠性高,且其采集精度和控制精度、控制速度达到较高的水平,具有良好的实用价值。     

激光热应力控制断裂切割技术的研究进展

总结和分析了激光热应力控制断裂切割技术(激光热裂切割技术)的基本原理、技术特点以及优缺点。针对激光热裂切割技术存在的问题,详细阐述了近20年来发展起来的以热应力控制断裂为基本原理的激光切割改进技术,包括辅助激光热裂切割技术(水冷、预弯曲辅助等)、双激光束热裂切割技术、激光隐形切割技术、激光多焦点热裂切割技术、超短脉冲激光热裂切割技术、基于热应力法微波切割技术和适用于非对称切割材料(包括非对称直线切割、折线切割、曲线切割等)的激光切割路线偏离矫正技术。通过对比和分析各类切割技术的优缺点,希望为激光热裂控制切割脆性材料技术的进一步探索和研究提出可行性思路。最后,在此基础上对激光热裂切割脆性材料存在的问题和发展前景进行总结并提出相关建议。     

基于TMS320F2812的材料试验机数据采集系统

为了满足当前科学实验对试验机测控系统在数据采集能力和数据处理方面的高精度、高实时性的要求,介绍了一种以TI公司新推出高性能DSP芯片TMS320F2812为核心的电子万能试验机数据采集系统的软硬件设计,经过实际应用证明:该系统方案设计合理、性能稳定、数据采集实时性能好、测量数据精度高、可靠性高,具有良好的实用价值。     

数字散斑相关方法测量混凝土裂缝尖端演化过程

阐述了数字散斑相关方法的基本原理.采用爬山搜索法进行整像素搜索,基于梯度的搜索算法计算亚像素位移、位移场局部最小二乘拟合计算应变场.测量了混凝土三点弯曲梁裂缝尖端的演化过程,给出了试件加载过程的载荷-位移曲线以及裂缝扩展的过程.由DSCM分析结果,获得了试件在不同载荷下裂缝尖端的位移场与应变场.为深入研究含裂纹体材料和结构的断裂破坏提供了一个有效的实验方法.     

变质量弹性梁结构动力学特性

以变质量弹性梁结构为力学模型,利用模态叠加法推导系统的运动方程,分析质量变化引起的非结构阻尼对系统振动的影响,使用自适应Newmark法求解系统的振动响应。设计变质量-弹性梁结构动力学测试试验,通过控制液体的流入流出实现系统质量的变化。采用时频分析技术处理时变系统的非平稳响应信号,在时频域上更全面得到了系统的振动特性。数值仿真和试验结果一致,说明建模以及试验设计的有效性。研究表明:系统质量减小会引起一个非结构负阻尼,对系统的振动影响非常显著,在机械臂等高精度结构设计时,不能忽略该非结构阻尼对系统振动特性的影响。     

胶粘结薄壁空心球结构的压缩力学行为研究

以乒乓球为基本单元,对胶粘结薄壁空心球之间的连接颈进行简化,通过实验和有限元数值模拟研究了薄壁空心球两球列结构的压缩力学行为。实验结果证明了有限元模型的有效性。然后利用有限元数值方法研究了薄壁空心球以及连接颈几何、材料等参数对结构力学行为的影响。研究结果表明:(1)两球列结构中变形球经历了弹性变形、轴对称屈曲、形成非轴对称多边形、向轴对称模式转变四个阶段;(2)结构的弹性模量和屈服应力均随着空心球壁厚、连接颈半径、中心厚度以及空心球材料的弹性模量、屈服极限的增大而增大;(3)结构发生自接触行为时的应变随着连接颈中心厚度和半径的增大而增大。