全钢载重子午线轮胎钢丝圈受力分析

以10．00R20全钢载重子午线轮胎为例进行钢丝圈钢丝受力分析。利用有限元模型计算得到各种充气压力下钢丝圈钢丝的应力分布特征，并进一步得到钢丝圈钢丝的最大应力和平均应力，它们基本上与充气压力成正比；以最大应力和平均应力分别计算得到的钢丝圈安全系数相差2．3倍。有限元计算结果还表明，超载情况下钢丝圈的安全性能明显下降。     

单向玻璃纤维增强环氧树脂在冲击拉伸时的一维本构方程

本文在自行研制的冲击拉伸装置上首次实现了单向玻璃纤维增强环氧树脂的冲击拉伸加卸载试验,结合试件在冲击拉伸过程中的瞬态温升和能量分析的结果,提出了完整的复合丝束模型,推出了冲击拉伸时的一维本构方程;并对该材料在300～2000s-1的应变范围内进行了全面的冲击拉伸试验,通过对试验结果的数值统计分析和应变率相关性分析拟合出具体的本构方程,结果表明这个方程是有效的,有明显的物理意义.     

复合材料飞轮的三维应力分析

高速旋转的飞轮在给定外径和质量的情况下,轮缘采用先进的碳纤维缠绕,提高飞轮的转速,从而增大飞轮的储能密度,解决了飞轮轮缘因高速旋转而断裂破坏的问题。本文采用三维实体元分析计算复合材料飞轮工作时的应力分布,为安全合理设计复合材料飞轮提供依据。     

弹性波在纳米单晶铜杆中的传播

采用预弛豫和对试件一个端部进行速度加载（另一端固定）的方法在分子动力学模拟中实现了纳米杆真实的动态单向加载过程，并提出了与宏观一致的应变率定义；对长脉冲和短脉冲在纳米铜杆中的传播过程进行了分子动力学模拟，同时也对短脉冲在纳米铜杆中的传播进行了连续介质力学三维有限元模拟．长脉冲的模拟结果表明，纳米铜杆的弹性模量会随着试件截面的增大而增大．短脉冲的模拟结果显示，分子动力学模拟结果相当于在连续介质力学三维有限元模拟结果上叠加了一个抖动，且两种方法模拟得到的波速和Rayleigh波速基本吻合，这表明边界扰动在纳米尺度试件中的传播仍然具有一维弹性应力波和横向惯性效应引起的几何弥散的特征；而叠加的抖动则体现了表面原子对弹性波传播的影响，且与加载前未能将试件完全弛豫到自然状态有关．     

复合材料空心飞轮多环套装整体变形及应力简化精细分析

采用多环过盈装配是解决复合材料飞轮径向强度过低的有效途径之一。本文作者采用平面应力简化模型,提出了计及过盈配合后变形导致实际过盈量增大计算飞轮套装后的初终应力分布的方法;提出了基于叠加原理计算多环过盈装配旋转飞轮应力的方法;提出了保证飞轮旋转时配合界面不脱离的相关临界转速的概念和计算方法。算例分析表明:过盈配合后的变形对初终应力的影响不能忽略;过盈量和套装环数与飞轮的初终应力和相关临界转速有密切的关系。     

5CrMnMo应变率和温度相关力学性能实验研究

在较大的温度(25℃-537℃)和应变率(10-4s-1-10-2s-1)范围内对5CrMnMo进行了拉伸实验,获得了相应的应力应变曲线.试验结果表明在室温和试验的应变率范围内(10-4s-1-10-2s-1),5CrMnMo的力学性能是应变率无关的.随着温度的升高,出现了模量E、屈服强度σs和抗拉强度σb的应变率强化效应和温度弱化效应;还出现了加工硬化倾向减小的机制和蠕变效应增大机制,且温度越高这两种机制越强,应变率越高这两种机制越弱.在这两种机制作用下,温度越高失稳应变εb越小,断后伸长率δ50越大;但应变率越高δ50越小.当试验温度较高且应变率较低时,伴随有马氏体板条向拉伸方向偏转的细观特征.     

单向纤维增强塑料板的非线性本构关系

本文用余能原理导出了单向纤维增强塑料板的一般非线性本构关系,然后对单向纤维增强塑料板用单向(纵向和横向)以及双向拉伸试验证明了在其纵向和横向之间不存在非线性耦合,从而简化了一般的非线性本构关系,最后用偏轴拉伸试验验证了此简化的非线性本构关系。     

纤维束张紧力缠绕复合材料飞轮初应力的三维数值分析

利用平面应力型全弹性模型的思想(即将纤维束张紧力缠绕看成多层复合材料薄环连续过盈装配的过程) , 建立了三维纤维束张紧力缠绕复合材料飞轮初应力分析模型, 并给出了基于面-面接触算法求解张紧力缠绕复合材料飞轮初应力的三维数值方法。算例分析表明, 三维数值分析得到的飞轮的环向初应力及径向初始压应力(数值) 均略低于平面应力模型的结果, 且这种差距随着飞轮轴向长度的增加而缓慢增大; 三维分析证实了平面应力模型关于张紧力缠绕复合材料飞轮的初应力分析有足够的精度。最后给出了三维模型轴向效应的表征方法。      

计及复合材料飞轮内孔卸载影响的多厚环套装的简化分析

纤维束张紧力缠绕的复合材料厚环固化成型以后,再抽出缠绕芯轴形成空心环,这一过程称为内孔卸载。本文作者在飞轮多环套装初应力分析和张紧力缠绕飞轮初应力分析的基础上,进一步给出了计及纤维束张紧力影响和复合材料厚环内孔卸载影响的多环过盈套装的简化分析,并给出了计算复合材料飞轮总体初应力场和变形场的公式。算例分析表明:内孔卸载后,纤维束缠绕的复合材料厚环的应力场和变形场均有明显的变化;和多厚环过盈套装的方法结合起来装配飞轮,可以有效地增大径向压应力,缓和环向应力;内孔卸载使得装配中的真实过盈量相对初始设定过盈量有较大的改变,必须充分考虑。