剪刀架举升机构统一输入力计算与仿真比较研究

剪刀单元是众多机构的基本组成单元,应用广泛。针对不同输入配置的单节式剪刀架举升机构(剪升机构),其输入力分析是设计工作的首要步骤。对全部不同输入构型的单节剪刀架举升机构进行仿真建模。在统一输入力公式基础上,提出机构输入力变化判别式。通过理论分析与仿真结果的对比,可以验证所研究方法的正确性。     

燃油消耗对飞机油箱平衡氧浓度的影响

加装惰化系统是飞机燃油箱防爆的重要方式,油箱氧浓度变化规律是惰化系统设计的基础研究内容,燃油消耗作为影响氧浓度变化的因素,对飞机油箱氧浓度变化具有不可忽略的影响。提出一种考虑燃油消耗参量的油箱气相空间氧浓度的计算模型,结合飞机真实飞行的数据中的分段油耗变化关系,分析了各飞行阶段燃油消耗对飞机油箱氧浓度变化的影响,以及初始载油率和燃油温度对平衡氧浓度的影响,并与未考虑燃油消耗下的飞机油箱氧浓度变化情况进行比较。研究结果表明,在爬升、巡航和下降阶段,燃油消耗对平衡氧浓度计算结果影响较大,在滑出、起飞和进近着陆阶段影响较小;在滑出、起飞阶段和在进近着陆阶段,初始载油率对氧浓度的影响不大,而在爬升、巡航和下降阶段,初始载油率越高,飞机油箱的平衡氧浓度值越高,且随着初始载油率的降低,同一飞行高度下的平衡氧浓度值降低。不同海平面温度对各个阶段气相空间氧浓度均具有不同程度的影响。     

功能梯度形状记忆合金梁纯弯曲的理论分析

功能梯度形状记忆合金(Functionally graded shape memory alloy, FG-SMA)是一种兼备功能梯度材料(Functionally graded material, FGM)和形状记忆合金(Shape memory alloy, SMA)特性的新型功能材料。根据复合材料力学和已有的SMA本构关系,通过充分考虑组分材料的应力应变关系,建立一个描述FG-SMA力学性能的宏观本构模型。应用该模型,对由弹性材料A和SMA组成的FG-SMA梁在纯弯曲载荷下的力学行为进行研究,详细讨论加载过程的弹性阶段和相变阶段,并给出相应的解析解。通过算例,对截面的应力分布、中性轴的位置和弯矩与曲率的关系进行详细讨论。结果表明,与普通FGM相比,FG-SMA可显著减小载荷作用下的最大应力,避免材料由于应力过大而导致的破坏。研究结果可为FG-SMA材料的设计和进一步研究提供一定的依据。     

航空液压形状记忆合金管接头的相变行为和力学性能

在理想弹塑性的本构关系下对形状记忆合金(SMA)管接头在内压力下的扩颈行为进行了理论分析，讨论了其在热力耦合作用下的相变机理，得到了SMA管接头各工作阶段内部马氏体和奥氏体分布示意图。通过数值模拟可知SMA管接头完全相变所需压力为133.05 MPa,当温度达到67.22℃时，SMA管接头与被连接件进入热力耦合阶段，同时得到了SMA管接头内部各向应力及等效应力随半径变化的曲线图。进而通过有限元软件对SMA管接头工作过程进行了仿真，得到了各阶段SMA管接头的应力分布云图，分析了SMA管接头在各个相变过程中的力学行为及马氏体分布变化情况，并将数值模拟及仿真结果与已有实验数据进行比较，验证了模型的可行性。     

单晶Ni_(3)Al裂纹扩展行为的分子动力学模拟北大核心CSCD

基于嵌入原子势的分子动力学模拟分析了单晶Ni_(3)Al的裂纹扩展机理和显微组织演化。首先,通过设置初始裂纹并对拉伸速率恒定时的单晶Ni_(3)Al模型进行单轴拉伸,模拟了裂纹尖端的形状和微观结构的变化,从模拟结果可以观察到在裂纹尖端产生了位错堆积现象,扩展后的裂纹方向与位错线成45°和135°夹角。其次,分别讨论了温度对5×10^(-11)s时裂纹尖端应力集中现象、屈服点的抗拉强度以及裂纹扩展速率的影响。研究结果表明:当温度从300 K升温至1300 K时,5×10^(-11)s时裂纹尖端的应力值以线性的形式降低;其屈服点抗拉强度的降低趋势也是线性的,但其应变值增加;高温可有效地减缓裂纹扩展速率。     

形状记忆合金在复合材料损伤监测中的应用

复合材料的损伤会对结构的可靠性和安全性造成威胁,近年来引起国内外专家和学者的广泛关注。本文将形状记忆合金(SMA)埋入复合材料试件中,通过对SMA电阻变化与复合材料应变之间的关系进行讨论,建立不同监测条件下复合材料的损伤监测理论模型。基于该模型讨论了不同初始状态下SMA材料的损伤监测行为。研究结果表明:复合材料的损伤与SMA电阻变化呈线性关系,温度荷载在SMA未发生相变时对损伤监测影响较小,在SMA发生相变时对损伤监测影响较大。本研究可为基于SMA的复合材料损伤监测理论的进一步工程应用提供理论指导。      

SMA损伤对航空发动机变形齿单齿力学性能的影响

航空发动机变形齿(Variable geometry chevron,VGC)是一种由形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)驱动的锯齿形航空动力学装置,其固定在发动机外涵道尾部呈环状分布,在飞机起飞和降落时能够通过弯曲变形扰动发动机外涵道气流,达到降低噪声的目的.然而,在反复使用过程中,VGC的循环弯曲变形必然会导致材料出现损伤,甚至会出现功能性疲劳或结构性疲劳现象,进而对发动机性能造成不可预知的影响.鉴于此,本工作拟开展SMA损伤对航空发动机VGC力学性能的影响研究.在已有SMA本构模型的基础上,引入损伤因子,建立含有损伤的SMA本构模型,编写有限元子程序,仿真分析SMA的损伤对VGC力学性能的影响.研究结果表明,随着SMA损伤程度增大,VGC的尖端挠度增大、最大等效应力减小.研究结果可为VGC的安全性运营提供指导.     

功能梯度形状记忆合金细观力学本构模型

功能梯度形状记忆合金(Functionally Graded Shape Memory Alloy, 简称FG-SMA)是一种新型功能梯度复合材料, 它兼备功能梯度材料和形状记忆合金(Shape Memory Alloy)两种材料的优异特性。该文根据细观力学的理论, 考虑材料的微观组成及相互作用, 建立了一个适合于描述FG-SMA材料力学性能的细观力学本构模型, 该模型可以准确的描述复杂载荷作用下FG-SMA的力学行为。应用这个模型, 该文详细分析了一个由弹性材料和SMA组成的FG-SMA梁在轴力和弯矩共同作用下的受力变形行为。由数值算例可知, 这种新型材料可显著减小载荷作用下的最大应力, 避免材料由于应力过大而导致的破坏。此外, FG-SMA还具有一些其它独特的性能, 可满足实际应用中一些特殊的需要。该文的研究结果可为该类材料的进一步研究提供基础, 为该类材料的应用提供依据。     

形状记忆合金智能混凝土材料的试验室分析

以混凝土为基体材料,将短切形状记忆合金(SMA)纤维和钢纤维分别掺入到混凝土中制备得SMA纤维智能混凝土材料和钢纤维智能混凝土材料。通过对不同的纤维的种类和掺量下的混凝土材料压缩、弯曲和劈裂试验,对SMA纤维智能混凝土材料的力学性能进行了实验室分析。结果表明,与纯混凝土材料相比,SMA纤维与钢纤维智能混凝土材料的抗压、抗弯和抗剪切性能明显提高;当SMA纤维体积掺量为1%时,其相应的力学性能较纯混凝土材料高30%~50%;当混杂体积掺量为2%时,其力学性能较1%时高20%~40%,而当SMA纤维体积含量为3%时,其力学性能相较前两者均降低;SMA智能混凝土材料的力学性能低于相同掺量的钢纤维混凝土材料。     

形状记忆合金在复合材料损伤修复中的应用

复合材料的内部裂纹会使其性能下降甚至失效,为了解决这一问题,本文选择将形状记忆合金(SMA)应用在复合材料中用以实现损伤修复.将SMA埋入复合材料试件中,通过对SMA回复应力、复合材料损伤应变与温度之间的关系进行讨论,建立不同条件下复合材料的损伤修复理论模型.基于该模型讨论了不同初始条件下SMA材料的损伤修复行为.研究...