基体性质对含涂层系统压痕响应的影响

对涂层/基体系统中,基体性质对涂层压痕力学行为的影响进行了研究,得出了基体对压痕载荷位移曲线的影响规律.研究表明:在给定的条件下,当压痕位移为涂层厚度的12%～16%时,由于基体屈服强度的变化,导致压痕载荷位移曲线在此处发生偏离;在压痕位移小于涂层厚度的10%时,不同的基体屈服强度得到的压痕响应完全一致,即基体的改变对压痕响应的影响是可以忽略的;同时还发现,在压痕位移为涂层厚度的30%时,如果基体屈服强度小于2000MPa时,基体屈服应力的改变会改变涂层的压痕力学行为,而当基体屈服强度大于2000MPa时,即使继续增大基体的屈服应力,所得到的载荷-位移曲线几乎重合,即其影响可以忽略.     

埋入形状记忆合金丝的复合材料圆柱壳壁板的热振动特性分析

采用有限元软件ABAQUS实现了埋入形状记忆合金（SMA）丝的复合材料圆柱壳壁板结构热振动特性分析．基于“ang-Rogers本构模型编写用户子程序（UMAT）模拟形状记忆合金材料的超弹性行为和形状记忆效应，并在不同温度和应力状态下验证了程序的正确性．基于此程序，计算了埋入SMA丝的复合材料圆柱壳壁板在温度和机械载荷作用下的一阶固有频率，分析了其热振动特性和屈曲特性．模拟结果表明：加热驱动SMA丝一般会提高结构的固有频率和屈曲临界，SMA丝的数量对结构的热振动和屈曲特性有显著影响。这些结论将对智能复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导作用。     

复合材料层合板非线性热振动分析

采用有限元方法研究复合材料层合板结构在线性温度场作用下非线性热振动特性．采用特征值屈曲分析方法,判断了结构在线性温度场作用下的临界屈曲分歧点,计算了结构的一阶弯曲固有频率,分析了铺层角度及铺层层数对结构临界屈曲温度分布和结构固有频率的影响,总结了其对复合材料层合板结构热振动特性影响的一般规律．这些结论对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导意义．     

细观非均质性对镍基单晶双相合金塑性行为的影响

建立了考虑背应力演化和损伤演化的晶体塑性模型，利用所建立的晶体塑性模型研究了应变速率对镍基单晶合金基体相、强化相的影响。结果表明，镍基单晶基体相和强化相均表现出明显的率相关性。单晶双相合金的细观非均质性导致非均匀的微观应力和微观塑性滑移。塑性滑移变形首先发源于基体相。微观应力和塑性滑移的非均匀性可能是材料微观损伤积累和孔洞形核的根源。     

Microscopic Creep and Damage of γ-γ＇Two-phase Nickel-base Superalloy under Elevated-temperature

用晶体热粘塑性模型研究了镍基合金中γ与γ′相的非弹性行为,进行了在晶体塑性理论基础上考虑镍基高温合金中的随机分布相结构对其蠕变与损伤过程的数值模拟.模拟假定合金中γ′相的尺寸及分布具有随机性,γ与γ′相在高温下的变形、损伤用温度相关的晶体粘塑性损伤本构关系进行计算,计算结果与周期体胞模型进行了比较.结果表明：γ′相随机分布模型能够反映镍基合金微观变形和应力分布不均匀、局部剪切变形和可能的破坏倾向;该模型的蠕变分析结果较周期体胞模型合理.     

细观非均质性对多晶材料塑性行为的影响

构建晶粒取向随机分布的多晶集合体，采用晶体塑性本构模型，对多晶材料塑性宏观响应与细观结构的关系进行研究．结果表明：多晶材料细观非均质性对材料的宏观力学行为有重要影响；各晶粒之间的相互约束使得等向强化的晶体本构关系在对多晶材料描述时可以模拟Bauschinger效应；分析Bauschinger效应的机理需综合考虑晶粒之间约束．晶粒的弹性各向异性及不同取向的硬化能力等因素．     

镍基定向凝固高温合金力学性能的统计分析

通过随机抽样和统计的方法对定向凝固高温合金的弹性常数进行了分析.结果表明:由于合金晶粒数目较少,弹性常数统计结果的变异系数较大,证实定向凝固高温合金横向性能分散性较大;由抽样检验发现,定向凝固高温合金的弹性常数统计上近似服从正态分布;应该采用统计方法描述定向凝固合金的力学行为.     

复合材料薄壁圆柱壳热振动特性分析

采用有限元软件ANSYS参数设计语言（APDL）实现复合材料薄壁圆柱壳结构在线性分布温度场作用下的非线性热振动特性分析。计算不同约束条件、不同铺层方式和铺层层数的复合材料薄壁圆柱壳在线性温度场作用下的各阶固有频率，分析边界约束、铺层角度及铺层层数对结构热振动频率的影响。结果表明，温度效应、边界约束、铺层层数显著影响结构的固有频率，适当的铺层角度会改变结构的固有频率，不同的铺层方式对结构固有频率影响程度不同。这些结论将对复合材料结构设计、抗热设计有一定的指导作用。     

中心圆孔薄板试样局部损伤破坏试验与数值分析

对含圆孔的16MnNb矩形薄板试样进行拉伸破坏试验,用扫描电镜分析了断口形貌和断口破坏方式;采用含孔洞材料本构模型,结合有限元数值方法对试样的细观孔洞演化过程和材料微观破坏过程进行了数值模拟分析。结果表明：材料中由于形成的微孔洞在圆孔周围最小横截面上和拉伸后形成的剪切带区域较大,所以微孔洞长大速度最快位置在圆孔周围局部颈缩区域,最后试样在该处起裂,并沿着最小横截面扩展,在裂纹前缘形成两条明显的剪切带,剪切带上试样发生颈缩。计算结果与试验结果相当吻合。     

火焰筒热疲劳分析与寿命估计

发动机火焰筒的热疲劳损伤是导致火焰筒失效的主要原因.在火焰筒温度急剧变化过程中,结构上存在温升滞后现象,热冲击载荷造成局部高温区压缩塑性变形;在持续升温与停车降温过程中,结构自身约束导致此处形成拉伸应力,引发循环塑性行为,从而产生疲劳裂纹.基于该机理,采用有限元方法模拟不均匀温升和循环过程及应力应变的变化,并结合Coffin-Manson规律对火焰筒寿命进行预测,与实际情况对比,说明该机理的合理性.