结合改进单胞模型的单钉双剪层合板螺栓连接结构挤压性能的多尺度表征分析

为提高螺栓连接层合板结构的可靠性和承载能力,基于ABAQUS软件及用户子程序(USDFLD),结合改进的单胞模型,建立了考虑组分材料失效的多尺度数值模型。利用该模型表征分析了单钉双剪层合板螺栓连接结构的力学性能,研究了铺层形式及几何尺寸对连接结构性能的影响。该模型的预报结果与试验结果吻合较好。结果表明:准各向同性层合板螺栓连接结构的挤压强度高于正交各向异性层合板连接结构的挤压强度,前者的失效模式为挤压失效,后者为剪出失效,该模式导致结构承载能力降低,设计中应避免。层合板边径比大于3时,不同宽径比连接结构的挤压强度趋近稳定值;但相同边径比的连接结构,其挤压强度随宽径比的增大而增大,连接结构设计时应给予考虑。      

准静态电磁热弹性体余能原理和广义变分原理

具有多场耦合性质的电磁热弹性体的基本方程很复杂,即使考虑最简单的情况也难求其解析解,所以需采用近似计算方法.变分原理是有限元法等近似计算方法的理论基础.按照广义力和广义位移之间的对应关系,将基本方程乘上相应的虚量,积分代数相加,建立了准静态电磁热弹性体的余能原理和第一类H-R型广义变分原理,为电磁热弹多场问题的近似计算...     

有裂纹的功能梯度材料板平面问题的随机动态响应(英文)

研究有裂纹的功能梯度材料板平面问题的随机动态断裂,建立平面问题的随机模型。功能梯度材料的物理力学性能沿厚度方向的非均匀随机变化为沿厚度方向的随机场。作用在裂纹面上的动荷载为时间的平稳随机过程,裂纹与功能梯度材料面平行。通过分层法,将随机场的问题转化为多个随机变量的问题进行求解。利用积分变换方法和奇异积分方程技术,得到动态响应的解析形式和裂纹起始扩展的概率计算公式,分析了各参数(裂纹长度、随机场参数和裂纹位置)对动态应力强度因子的影响。结果表明:随着裂纹长度、随机场参数β以及裂纹位置比率 h2/h 的增大,应力强度因子的数学期望和标准方差均相应增大。     

喷丸过程中的摩擦影响研究

为定性研究摩擦对喷丸过程的影响,在ABAQUS中建立了喷丸过程三维有限元模型,采用动态显示求解器对不同摩擦系数下的喷丸过程进行了数值模拟。结果表明:摩擦系数对能量转化的影响较小,最大摩擦耗散能仅为总能量的1.25%;摩擦力的存在使得最大残余压应力变大,同时使得压应力区变深;摩擦对表面残余应力的影响较为显著,且存在最优的摩擦系数,使得表面呈现最大残余压应力。     

碳/碳编织复合材料连接结构的拉脱性能分析

对碳/碳(C/C)编织复合材料沉头螺栓与凸头螺栓连接结构在面外载荷下的拉脱强度进行试验和数值研究。测试不同螺栓形式及沉头角度的C/C编织复合材料螺栓连接结构在面外载荷下的失效模式和拉脱性能。结果显示,螺栓形式对结构的拉脱性能有显著的影响,凸头螺栓的载荷位移曲线有明显的线性阶段,接近于脆性失效,沉头螺栓的载荷位移曲线为非线性,表现为双峰值,其更接近于塑性失效。采用ABAQUS建立了基于Hashin失效准则的连接结构非线性接触模型,有效预报了C/C编织复合材料连接结构的失效模式及载荷-位移曲线。得到C/C编织复合材料连接结构渐近损伤过程及失效机理,给出连接参数(螺栓形式、沉头角度和约束面积)对拉脱失效的影响机制。随着沉头螺栓角度的增加,结构的拉脱失效载荷先增加,后降低,在110°附近达到极值,约束区域尺寸变化导致凸头螺栓的失效模式由剪切失效转变为弯曲失效。     

含孔和切口C/C编织复合材料静态拉伸下的力学性能

通过对中心开孔、 双边半圆切口和双边V型切口三种结构的静态拉伸测试及有限元模拟分析, 比较了不同开孔/切口形式C/C编织复合材料的破坏行为。结果表明: 三种开孔/切口形式的C/C试件在拉伸破坏中均表现为较强线性的应力-应变关系, 且开孔/切口附近有明显的应力集中; 板宽不变时, 缺口强度对开孔/切口尺寸不敏感, 而对其端部的曲率半径较敏感; 孔端部材料不满足线弹性的破坏机制, 发生了大规模的应力松弛, 其尺寸随开孔/切口曲率半径的增大而增大, 而对开孔/切口位置不敏感。     

Ni-P-Si纳米粒子化学复合镀工艺及力学性能研究

论述了化学镀的基本原理,Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ纳米粒子化学复合镀的基本工艺。分析了Ｓｉ纳米粒子在镀液中的含量,镀液ｐＨ值及施镀温度对Ｎｉ－Ｐ－Ｓｉ复合镀层性能的影响,并进一步研究了热处理温度对复合镀层性能的影响,对镀层的微观形态进行了观察。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料螺栓连接结构在拉伸载荷下损伤过程的声发射分析

采用声发射技术对不同几何尺寸的碳纤维增强环氧树脂复合材料（CFRP）螺栓连接结构在静力载荷下破坏行为进行了试验研究,比较了不同几何构型下的连接结构的破坏行为与声发射信号之间的映射关系。采用声发射技术对结构损伤过程中的声发射信号进行全程采集与转换,结合CFRP螺栓结构的载荷-位移曲线和宏/细观破坏形貌,分析了幅值、熵曲线和Andrews曲线与破坏行为之间的关系。结果表明:挤压与剪切破坏试件的载荷-位移曲线均呈现出较明显的塑性特征。结构发生挤压和剪切破坏时,声发射信号以中幅值信号为主,并伴随少量高幅值信号;结构发生拉伸破坏时对应的幅值为中幅值信号。根据熵曲线特征将CFRP连接结构破坏过程分为四个阶段,在损伤演化阶段发生纤维断裂、分层等失效模式,在结构失效阶段以分层失效为主。基于Andrews曲线分析得到挤压和拉伸失效模式在损伤演化阶段会出现多种损伤类型,剪切失效模式在结构失效阶段会出现多种损伤类型。      

RTM多孔注射工艺树脂流动过程数值模拟

介绍了RTM工艺过程及特点,给出了树脂渗流控制方程。阐述了RTM工艺应用于大尺寸,高纤维含量构件时存在的主要问题。采用贴体坐标/有限差分法模拟了双孔注射情形下树脂渗流过程,给出了不同时刻树脂流动前沿曲线,计算网格及终止时刻压力场分布,确定了排气孔位置,计算结果与其它研究结果吻合良好。     

晶格失配应变对铁电薄膜铁电性能的影响

采用与时间有关的Ginzburg-Landau方程,在考虑表面效应的条件下研究了晶格失配应变对外延铁电薄膜铁电性能的影响,通过外推长度考虑表面效应。获得了不同应变情况下的铁电薄膜电滞回线及蝶形应变迟滞回线。结果表明,剩余极化强度和矫顽场与压应变和张应变密切相关,其值强烈依赖于晶格失配应变。