基于非线性有限元法的印刷纸力学特性研究

利用流变学的基本理论,对印刷纸压缩流变特性进行理论分析和实验研究,表明印刷纸应力应变呈现出非线性关系,是典型的材料非线性问题.应用薄板非线性理论,对印刷纸粘弹性力学行为进行数值模拟研究,得出增量平衡方程.运用分析软件ANSYS建立有限元模型,得出应力应变关系曲线.有限元分析结果与理论分析和实验结果相一致,验证了模型的有效性.     

碳化龄期对水泥砂浆动态力学特性影响试验研究

为了研究碳化龄期对混凝土动态力学性能的影响,利用碳化试验箱对水泥砂浆试件环向圆周面进行0d、3d、7d、14d、28d的碳化模拟,并采用直径Φ50 mm分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验装置开展不同碳化龄期的水泥砂浆冲击压缩试验,得到了试件动态抗压强度、动态弹性模量、动态峰值应变和破碎块度与碳化龄期的关系.结果表明:由于碳化过程生成的CaCO3结晶充填水泥砂浆表面的孔隙形成碳化层,砂浆试件的动态抗压强度、动态弹性模量随着碳化龄期的延长而增加,从0 d到28 d,动态抗压强度平均值增加了2.06倍、动态弹性模量平均值提高了65.24％;随碳化深度的增加,碳化层的约束作用逐渐显现,碳化龄期14 d和28 d的试件表现出一定的应力增强效应;碳化层的脆性破坏导致其约束作用失效,使得试件的峰值应变随碳化龄期的延长而减小,降低了试件的变形能力,试件破坏形态随碳化龄期的延长逐渐趋于大块,冲击后试件大于7 mm的碎块质量比由碳化龄期0 d的47.65％增加到碳化龄期28 d的94.90％.     

基体特性对δ-Al2O3/Al合金复合材料力学行为的影响

基体行为是短纤维增强金属基复合材料中一个重要的因素.本文将通过实验分析方法和在一定的理论分析模型上,借助于弹塑性有限元分析方法,对基体特性的变化对δ-Al2O3/Al合金复合材料力学行为的影响作较为详细的研究,其中包括基体性能对应力传递、抗拉强度以及断裂机理的影响.研究表明,基体性能的变化显著影响基体与纤维间的应力传递,从而对复合材料的抗拉强度和断裂机理产生较大的影响.     

考虑孔隙及微裂纹影响的混凝土宏观力学特性研究

混凝土是一种典型的多孔介质材料,孔隙分布错综复杂,孔径尺寸跨越微观尺度和宏观尺度,对混凝土弹性模量及强度等力学参数产生巨大影响.认为混凝土是由骨料、孔隙及砂浆基质组成的三相复合材料,采用Monte Carlo 法将孔隙、微裂纹及微缺陷与骨料颗粒随机投放在砂浆基质中.根据三相球模型及中空圆柱形杆件模型得到含孔材料的有效力学性质,并推导得到含孔材料的等效本构模型.建立含孔隙混凝土试件的细观单元等效化力学模型,对二级配含孔隙混凝土试件在单轴拉伸及压缩条件下的反应进行了非线性分析.结果表明:孔隙、微裂纹的存在对混凝土宏观弹性模量、强度及残余强度等力学性质都有很大影响,在对混凝土宏观力学特性分析及研究混凝土损伤断裂时不应忽略其影响.     

基体特性对D-Al2O3/Al 合金复合材料力学行为的影响

基体行为是短纤维增强金属基复合材料中一个重要的因素。本文将通过实验分析方法和在一定的理论分析模型上, 借助于弹塑性有限元分析方法, 对基体特性的变化对D-Al₂O₃/Al 合金复合材料力学行为的影响作较为详细的研究, 其中包括基体性能对应力传递、抗拉强度以及断裂机理的影响。研究表明, 基体性能的变化显著影响基体与纤维间的应力传递, 从而对复合材料的抗拉强度和断裂机理产生较大的影响。     

颗粒形状对堆石料力学特性影响的离散元分析

颗粒形状是影响堆石料力学特性的重要因素,值得深入研究.以爆破堆石料为研究对象,采用离散元软件PFC3D根据真实颗粒形状建立不同球度的单颗粒模型.分别生成不破碎和可破碎试样并进行三轴剪切试验模拟,分析颗粒球度对堆石料力学特性的影响及细观机理.研究结果表明:颗粒球度通过影响试样内颗粒咬合和颗粒破碎,进而影响堆石料力学特性;...     

位置误差对叉指状微小力装置力学特性影响分析

为确定基于静电力原理微小力装置位置误差对输出结果影响,采用有限元分析方法对一种新型叉指状微小力装置位置变化时输出微小力特性进行分析。通过比较装置极板位置在X、Y、Z方向6个自由度上发生独立运动及复合运动时装置输出微小力变化规律,探讨装置位置误差对叉指状微小力装置力学特性影响;并确定各自由度上装置位置误差对输出微小力影响较小区间。结果表明不同自由度上叉指状装置位置误差对装置输出结果影响程度不同;位置误差控制在一定范围内,对装置输出微小力影响较小,可为简化电容式微小力源装置设计与制造提供理论依据。     

CFRP拉索设计对大跨度斜拉桥力学特性的影响

以跨度600m～1400m的桥梁为对象,对碳纤维拉索在不同跨径斜拉桥中的适用性和经济性进行了研究。通过活载作用下的最不利内力和变形、抗风性以及弹塑性稳定性、振动特性等方面的对比,分析了碳纤维拉索在各种大跨度斜拉桥中的适用可能性。研究结果表明:碳纤维拉索的刚度虽然低于钢索,但使用这种材料不影响大跨度斜拉桥的结构设计内力,相反由于拉索使用效率的提高和较高的侧向刚度有利于主梁结构的设计。碳纤维拉索的设计安全系数在2.5～3.5之间可以满足桥梁结构设计的强度和刚度要求。但经济性是影响碳纤维拉索适用于跨度小于1000m斜拉桥的重要因素之一。     

颗粒间摩擦对颗粒流润滑影响的力学机制

颗粒流润滑是一种可用于苛刻工况环境的新型润滑方式,颗粒间摩擦对颗粒流润滑影响的规律和特性是阐明颗粒流润滑理论的关键科学问题,也可以为极端工况环境下颗粒流润滑轴承的设计和参数选择提供技术支持.为了分析颗粒间摩擦对颗粒流润滑系统宏、微观特性以及下摩擦副与颗粒润滑介质间摩擦的影响规律,构建了颗粒流润滑离散元数值模型,并对该问...     

穿孔损伤位置对复合材料桨叶振动特性的影响

以某直升机复合材料旋翼桨叶为参考, 在几乎没有对结构进行简化的情况下, 利用有限元软件ANSYS建立完整的有限元模型。在桨叶展向和弦向的不同位置模拟穿孔损伤, 与无损伤桨叶进行比较, 分析不同损伤位置对振动特性的影响, 得到振动特性与穿孔损伤位置的关系。结果表明, 穿孔损伤一般不会引起各阶振动模态的改变, 但会使各阶振动频率发生变化, 对各阶振动频率的影响程度既与损伤发生的位置有关, 也与主承力结构的损伤程度有关。桨叶根部损伤对各阶振动频率都有较大影响, 前缘和后缘损伤对摆振频率影响最大, 翼盒损伤对扭转频率影响最大; 大梁和后缘条的损伤面积越大对摆振频率的影响越大, 抗扭盒形件、 加强梁和大梁内抗扭层等承扭结构的损伤面积越大对扭转频率影响越大。      

搭接区端部细观结构对受拉复合材料单搭接头力学响应的影响

在复合材料单搭接头的加工过程中,在搭接区端部会形成一些细观结构,从而在这些区域常存在比较严重的应力集中。应用实验和有限元方法研究了胶瘤和复合材料端部毛刺这2 种搭接区端部细观结构对受拉复合材料层合板单搭接头力学响应的影响。应用数字图像相关方法测量了搭接区端部的应变场分布情况,同时利用基于子模型技术的非线性有限元方法分析了搭接区端部细观结构的作用。实验结果与有限元分析结果吻合较好。实验和有限元结果都表明胶瘤分担了部分载荷,可以降低搭接区端部的应力集中。复合材料端部毛刺的作用与毛刺的具体结构关系密切,不同结构的毛刺对搭接区端部应力应变分布的影响是不同的。     

穿孔损伤大小和方向对复合材料桨叶振动特性的影响

通过建立的全桨叶有限元模型, 研究了穿孔损伤的大小和方向对桨叶振动特性的影响。以桨叶根部z=50mm处矩形剖面和中部z=835mm处翼型剖面为研究对象, 分别在前缘、 翼盒和后缘模拟不同口径的穿孔损伤, 得到振动特性与穿孔损伤大小的关系, 并通过改变前缘的穿孔损伤方向, 得到振动特性与穿孔损伤方向的关系。结果表明, 穿孔损伤一般不会引起各阶振动模态的改变, 但会使各阶振动频率发生变化。随着损伤口径的增大, 各阶振动频率都降低。损伤发生在前缘和后缘, 摆振频率降低最多, 发生在翼盒, 扭转频率降低最多。穿孔方向对各阶振动频率的影响不仅与损伤的位置和结构有关, 还与损伤剖面的几何形状有关。对于根部矩形剖面, 穿孔方向与剖面弦向夹角为75°和105°对摆振频率影响最大, 对于中部翼型剖面, 夹角接近0°(180°)对摆振频率影响最大。      

形状因子对微观定向结构Cu-W复合材料触头的力学和电学性能的影响

设计了三种微观定向结构的Cu-W复合电触头材料,用差异显著的形状因子对其表征,研究了形状因子对其导电性能和力学性能的影响。基于有效介质方程(GEM)和导电通道理论并结合仿真计算,得到不同骨架结构复合材料的电流密度分布及其与形状因子的关系。结果表明,形状因子F越接近1导电通道越容易形成团簇,导电性能越好;基于Mises屈服准则计算力学性能,仿真分析了不同结构复合材料的形变特性,提出其力学性能与形状因子的关系,即随着形状因子圆形度的增大力传导微元的稳定性随之提高;形状因子的圆形度越大,力传导微元越不易发生变形,机械性能越好。根据Cu-W复合电触头材料的导电性能和力学特性,可进一步优化其综合性能。     

保持架对低温工况全陶瓷球轴承振动特性的影响

为探究保持架对低温工况下全陶瓷球轴承振动特性的影响,开展氮化硅全陶瓷球轴承低温工况下的理论与试验研究,测试并分析装配有不同材料保持架的全陶瓷球轴承振动信号特征。研究结果表明,保持架的振动特性与其受力状态的贡献特征频率类似,均以保持架特征频率f_c、陶瓷球特征频率f_b的倍频、内圈特征频率f_i的倍频及保持架与内圈耦合的特征频率成分为主;改变轴向载荷及试验温度,装有聚合物基和胶木保持架的全陶瓷球轴承振动速度小于装有碳纤维复合材料保持架的全陶瓷球轴承,但装有碳纤维复合材料保持架的全陶瓷球轴承峭度值小于装有胶木和聚合物基复合材料保持架的全陶瓷球轴承,即在全陶瓷球轴承信号平稳性以及降低故障概率方面,碳纤维复合材料要优于胶木和聚合物基复合材料。研究结果对于低温工况下全陶瓷球轴承保持架的选取具有一定的参考与借鉴价值。     

温度和损伤程度对砂岩渗透特性影响的试验研究

岩石的渗透特性与许多地下工程的稳定与安全有关,而深部岩石工程环境所处的温度、应力以及自身损伤情况对渗透特性也有较大的影响.因此,有必要开展损伤岩石在不同温度、应力情况下渗透特性研究.利用GCTS高温高压动态岩石三轴仪、岩石全自动气体渗透率测试系统,对不同损伤程度砂岩进行了不同围压和实时温度的渗透特性试验.试验结果表明:...     

加载速率对点阵铝力学行为及吸能特性的影响

目的研究基体材料和加载速率对点阵铝力学性能和吸能特性的影响规律。方法针对工业纯铝、6063铝合金为基体的点阵铝在3种不同的加载速率下进行压缩力学试验。结果加载速率从2mm/min增加到250 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度增加了2 MPa,点阵6063铝合金的屈服强度增加了7.6 MPa;加载速率从250 mm/min增加到500 mm/min时,点阵纯铝的屈服强度变化不大,而点阵6063铝合金的屈服强度增加了8.2 MPa;当加载速率一定时,点阵6063铝合金的屈服强度要大于点阵纯铝。结论点阵6063铝合金的力学性能和单位体积吸能随着加载速率的增大而增大,并且点阵6063铝合金的力学性能和吸能特性要大于点阵纯铝。     

用有限元法分析胶囊对空气弹簧垂向特性的影响

利用非线性有限元方法,研究由多层复合材料组成的空气弹簧的垂向刚度特性,分析大变形的几何非线性、空腔内空气的状态非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性,得到了空气弹簧垂向刚度非线性特性的精确描述,并讨论了橡胶囊各参数对空气弹簧垂向特性的影响.     

小麦种类及加工方式对全麦粉粉体特性的影响

为了研究全麦粉粉体特性,以卡尔指数原理为理论基础,使用粉体综合特性测试仪,对红麦、白麦、加麦3种不同种类的小麦面粉及不同加工方式下全麦粉粉体的特性,包括Carr流动性综合指数Fw和喷流性综合指数Fd,及其单项检测项目等进行逐一对比分析。结果表明,不同种类小麦的面粉及全麦粉的流动性呈显著性差异,面粉与全麦粉流动性呈极显著的差异性(p<0.01),但不同加工方式的全麦粉流动性没有显著性差异;面粉及全麦粉的流动性状均表现不太好,面粉有相当强的喷流性,但全麦粉仅表现出有倾向的喷流性状。     

基础冲刷对海上风电场塔架支撑系统动力特性的影响分析

针对海上风力机塔柱支撑结构受到土基、海洋流体的复杂作用的特点,建立三维有限元数值模型,开展不同海床冲刷深度条件下支撑系统结构的动态特性,探讨其变化规律,为海上风力机支撑系统的动力稳定设计提供科学依据。     

增强体形态、分布对铝基复合材料力学循环特性的影响研究

制备了4种不同增强形式的铝基复合材料:SiCp均匀增强(A)、SiCp集中增强(B)、Si3N4网络骨架增强(C)以及碳纤维三维编织增强(D),研究了它们在各种循环应力幅度和循环次数下的力学响应规律以及预力学循环对常规力学循环性能的影响.研究表明,在力学循环过程中,材料A、B、C均存在循环硬化,并都在最初10次循环内达到稳定;存在一个特定的预加载应力幅σm8,能使材料的屈服强度达到最理想;作为非连续增强体SiCp增强材料A,其T6时效态的屈服强度明显优于其他材料;连续增强体Si3N4网络陶瓷增强材料C强度较高而塑性不足;SiCp集中增强材料B兼具了非连续增强体和连续增强体的塑性和韧性;碳纤维增强材料D由于内部碳纤维混乱排布导致在力学循环过程中产生了循环软化.