含孔隙复合材料超声衰减分析的细观有限元模型

基于DIGIMAT/FE建立含孔隙复合材料细观模型,模型涵盖纤维、树脂和孔隙三相,有效反映了复合材料真实的微结构和细观材料属性,结合通用的ABAQUS/EXPLICIT对细观模型施加超声波激励。通过提取超声波在材料内传播云图,建立了单向连续纤维增强复合材料超声衰减和孔隙率的关系。以T800/环氧树脂复合材料体系为例,研究孔隙尺寸对超声衰减系数模拟结果的影响,并将数值模拟结果与解析模型得到的经验关系进行对比,验证了模型的有效性。该方法能够有效地指导实验过程,为降低复合材料孔隙率、提高其性能提供理论依据。     

复合材料负泊松比格栅结构设计及力学性能评价

对复合材料负泊松比格栅新结构的设计、制备与评价进行了研究,采用有限元方法模拟了负泊松比结构单元在轴压载荷作用下的力学行为,通过热压罐成型制备复合材料负泊松比格栅结构,并评估其成型质量、蒙皮及筋条的力学性能、结构抗轴压性能。数值模拟结果表明,负泊松比格栅结构与正交格栅结构相比,变形形式从马鞍形变为波纹形,横向膨胀量降低,应力分布均匀性提升,筋条-轴线夹角θ=30°时,负泊松比格栅结构达到最优。采用热压罐成型的MT300/603碳纤维/环氧树脂负泊松比格栅试件成型质量良好,蒙皮及筋条的力学性能优异。力学测试结果表明,筋条-轴线夹角θ=30°时,MT300/603负泊松比格栅结构轴压模量为65.92 GPa,轴压失效载荷为64.65 kN。轴压失效模式为筋条节点处的蒙皮-筋条开裂。筋条-轴线夹角θ=30°的MT300/603负泊松比格栅结构抗压强度高于正交格栅结构,且力学行为呈现明显的负泊松比特征,是一种具备优异综合力学性能的新格栅结构,在航天飞行器蒙皮结构等领域具有潜在的应用价值。      

新建隧道“零距离”下穿既有地铁车站结构变形分析

随地铁工程的迅速发展,下穿工程越发常见,如何预测和控制新建隧道下穿施工中对既有结构的影响,以保证既有机构的正常使用已成为设计者和科研人员的重要课题。结合深圳地铁7号线"零距离"下穿既有福民车站工程,通过数值模拟、监控分析等方法,研究下穿施工对车站既有结构的影响程度和范围。研究表明:下穿施工过程中,整体车站结构呈现轻微上浮的趋势,较大变形出现在隧道上方底板结构处及其两侧,与监测数据分析结果相符;车站楼板结构主应力主要以承受压应力为主,与隧道相接处承受最大主应力拉应力。通过数值模拟和监测对比分析,研究下穿施工影响规律,为类似工程提供参考和借鉴。     

基于三维载荷传递机制的单向复合材料纵向拉伸的多尺度模型

首先建立了单向复合材料代表性体积单元(RVE)载荷传递的三维有限元模型,阐述了载荷传递系数和载荷传递无效长度的计算方法。其次,基于单丝拉伸强度Weibull分布,引入Monte-Carlo概率随机数,建立了渐进损伤分析和强度预报的解析模型。再次,测量了东丽T700S和T800H以及国产GCT700和GCT800等四种碳纤维单丝拉伸强度,并通过拟合得到Weibull函数,作为力学模型输入;为验证模型有效性,用热压罐成型工艺制造了与碳纤维分别对应的四种单向复合材料,并测量其纵向拉伸强度。最后,模拟了单向复合材料纵向拉伸渐进损伤过程,并对四种碳纤维增强复合材料强度的预报值和实验值进行了对比分析,表明该多尺度力学模型能较为准确地预报单向复合材料损伤过程和拉伸强度。     

碳纳米管在白炭黑补强半钢子午线轮胎胎面胶中的应用

研究碳纳米管在白炭黑半钢子午线轮胎胎面胶中的应用。结果表明:加入碳纳米管后,胶料的门尼粘度、硫化速率、邵尔A型硬度、100%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度增大,耐磨性能提高;碳纳米管用量为4份时,胶料的电阻率大幅减小,抗湿滑性能提高,成品轮胎的耐久和高速性能达到国家标准要求。     

深圳地铁在建明挖隧道区间基坑工程施工过程数值模拟

在深圳地铁基坑工程的基础上,用ABAQUS数值计算分析方法,对地铁区间复杂的基坑周边环境进行分析,研究淤泥质黏土地层对基坑建设的影响。研究表明:基坑开挖后基坑底部会有比较明显的隆起现象,基坑塑性破坏区域主要集中于基坑底部与桩基相接触的位置,随着基坑的开挖施工,其周边岩土体介质均不存在较明显失稳破坏区域,对周边建筑物的正常运营影响较小。     

锂离子电解液/环氧乙烯基酯树脂固态电解质的制备与性能

将具备优良化学稳定性及高电导率的双三氟甲烷磺酰亚胺锂（LiTFSI）溶于1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐（EMIM-TFSI）离子液体中制成LiTFSI-EMIM-TFSI电解液,加入环氧乙烯基酯树脂（VER）中对其进行改性。结果表明,添加了上述电解液后的锂离子电解液/环氧乙烯基酯树脂（LiTFSI-EMIM-TFSI/VER）体系可通过FTIR检测到离子液体的特征吸收峰。随着电解液含量的增加,LiTFSI-EMIM-TFSI/VER体系的孔隙率逐渐增大,沟壑与片层结构逐渐增多。这一变化有利于锂离子的传导,提高体系的电学性能,同时可在一定程度上改善树脂的塑性和韧性,提高LiTFSI-EMIM-TFSI/VER体系的力学性能。在本实验中,当电解液含量为40wt%时,LiTFSI-EMIM-TFSI/VER体系多功能性得以最好地实现。     

碳纳米管在半钢子午线轮胎全白炭黑胎面配方中的应用

本文研究了碳纳米管在半钢子午线轮胎全白炭黑胎面胶中的应用情况。结果表明,碳纳米管用于半钢全白炭黑胎面胶中缩短了焦烧时间和提高了硫化速率。在胶料物理性能方面,碳纳米管的加入在一定程度上提升了胎面胶的硬度和定伸应力,同时拉伸、撕裂强度、耐磨性均有所提高;但胶料的回弹下降,生热性上升,轮胎滚动阻力上升,抗湿滑性能提高。当碳纳米管在全白炭黑胎面配方中加入4Phr后,胶料的电阻率出现迅速下降,发生了逾渗行为。     

干湿循环作用下膨胀土表观胀缩变形特性

为揭示不同上覆压力及含水率幅值条件下膨胀土胀缩特性及表观不可逆变形,开展了干湿循环作用下膨胀土表现胀缩变形特性试验研究.从微观的角度分析了膨胀土吸水膨胀、失水收缩的特性及产生裂隙的原因;探讨了不同压力及含水率循环幅值条件下,膨胀土试样高度、相对膨胀率、相对线缩率、随含水率及循环次数的变化关系以及试样表观相对不可逆变形量与累计不可逆变形量随循环次数的变化关系.研究结果表明:膨胀土吸水膨胀失水收缩是土颗粒间水体变化叠加的直观反应,也是土体内部产生裂隙的主要诱因;膨胀土失水收缩过程中,基质吸力以最大程度限制含水率减小的方式逐渐增大;不同压力作用下,试件高度随含水率呈线性变化关系,而无压力作用下的变化关系波动较大;随着循环次数的增加,膨胀土相对膨胀率逐渐减小,而相对线缩率先增大后减小,且上覆压力越大,相对膨胀率越低;不同含水率幅值范围内的相对膨胀率与相对线缩率随着循环次数的增加具有逐渐减小的趋势;不同压力作用下,含水率为15%时,膨胀土的累计不可逆变形随着循环次数的增加逐渐增大,而在含水率为25%时其反而逐渐减小.     

淤泥质地层深基坑施工力学机理模型试验研究

深基坑工程设计需以开挖施工时的诸多技术参数为依据,但开挖施工过程中往往会引起支护结构内力和位移以及基坑内外土体变形发生种种意外变化,传统的设计方法难以事先设定或事后处理,针对海相软土地层大跨深基坑开挖的变形特性与有效的控制措施,特此进行深基坑施工模型试验研究,研究了海相软土工程力学特性、围护结构空间效应等多方面因素对深基坑施工失稳破坏的影响。分析结果表明:(1)在基坑开挖过程中,地下连续墙变形趋势呈弓形变化,且在开挖深度3/4处变形速率最大;(2)最大地表沉降随着开挖深度的增大而具有增大的趋势,基本为0.1%H～0.8%H,其平均值为0.38%H。