带孔复合材料层合板疲劳理论研究

基于复合材料层合板静强度的"平均应力准则"和经典的指数函数疲劳预测理论以及所提出应力修正因子β,建立了一种带孔的复合材料层合板疲劳预测模型.针对复合材料T300/KH304进行了带孔层合板在不同应力水平下的疲劳试验研究及模型验证,模型预测结果满足工程要求,为含圆孔层合板S-N曲线的预测提供了简单、快捷、实用的方法.     

改进的复合材料斜接结构胶层应力半解析法

引入微分概念和复合材料铺层刚度分配原则,形成一种改进的求解复合材料斜面对接结构胶层应力的半解析方法 MAM(Modified semi-Analytical Method)。首先,针对铺层角度及铺层数不一致的情况,采用有限元法(FEM)平面应变模型对MAM进行验证;然后,分别用平均剪应力法、FEM及MAM预测了复合材料斜接结构的承载能力并与试验值进行对比;最后,利用MAM分析工程应用问题,考虑了被粘结体刚度不匹配及胶层厚度的变化。研究结果表明:MAM适于设计复合材料斜接结构;采用MAM能得到胶层应力的尖峰值,且应力分布与FEM计算一致。     

蛭石的改性——有机蛭石的碳化

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为有机试剂,通过溶液法将其插入蛭石层间,制得有机改性蛭石(O-Ver).使用X-粉晶衍射仪、差热分析仪研究蛭石、有机改性蛭石煅烧过程中的变化情况,确定碳化工艺,而后在一定条件下对O-Ver进行高温煅烧,使蛭石层间的CTAB碳化,制备碳夹层式的碳-蛭石复合材料.用所制得的碳-蛭石复合材料与天然橡胶复合制备天然橡胶/碳-蛭石复合材料.通过用高阻仪、氧指数测定仪分析测试,结果表明,天然橡胶/碳-蛭石复合材料的导电率增大,抗静电能力增强.因此,说明碳化的O-Ver改善了蛭石的电学性能,同时该材料较好地改进了橡胶的电学性能.     

2D SiC/SiC复合材料电阻率对服役环境的响应特性

研究针对不同服役环境下2DSiC/SiC复合材料的电阻率特性进行了研究。从1300℃降至室温的无氧环境中,复合材料的电阻率随温度降低而增大;借助曲线拟合,建立了电阻率与温度之间的映射关系。在1300℃空气环境中氧化20和60 h后,由于PyC界面层和SiC基体的氧化,复合材料的导电性显著降低;以SiO₂的含量定量表征氧化程度,建立了电阻率与氧化损伤之间的映射关系。复合材料的电阻率和应力随应变的变化趋势相似,电阻率变化率和刚度随应变的变化趋势相反。在线性阶段,基体开裂数量极少,刚度几乎不变,电阻率缓慢增大;在非线性阶段,基体开裂数量增加较快,造成刚度降低,电阻率快速增大;后半段的基体裂纹数量缓慢增多,刚度和电阻率变化率趋于平稳。     

复合界面层对SiCf/SiC复合材料力学损伤行为的影响

SiC_f/SiC陶瓷基复合材料在航空航天领域具有广阔的应用前景,其界面层设计是研究重点。研究表明,复合界面层可以有效提升陶瓷基复合材料的抗氧化性能,但其对材料力学性能及损伤机制的影响尚不明确。本研究利用化学气相渗透法(CVI)制备得到具有BN及(BN/SiC)₃复合界面层的小复合材料,探究了复合界面层对SiC_f/SiC复合材料失效机制的影响。基于两种力学加载实验结合声发射探测分析了两种界面层小复合材料的损伤过程。实验结果表明,利用CVI制备的小复合材料界面结构清晰,基体致密。两类小复合材料均具有SiC_f/SiC陶瓷基复合材料的典型力–位移曲线,不同界面层小复合材料损伤过程具有不同的力声特征。通过两类力学加载试验的声发射特征能够有效分析小复合材料各阶段损伤发展情况。本实验中BN及(BN/SiC)₃复合界面层SiC_f/SiC小复合材料最大承受载荷分别为139和160 N,复合界面层小复合材料中的多层界面具有更强的偏转裂纹能力,降低裂纹延伸至纤维的速度,进而提高...     

纳米石墨/天然橡胶复合材料的应力软化与动态性能

以不同尺寸的纳米石墨为原料,制备了纳米石墨/天然橡胶(NR)复合材料.研究不同尺寸(30、80、150 nm)的纳米石墨对复合材料的应力软化效应(Mullins效应)、Payne效应、动态生热和损耗因子的影响.结果表明:随着纳米石墨尺寸的增大,纳米填料对纳米石墨/NR复合材料体系的补强作用明显,应力软化效应增大、动态损耗因子增加,但Payne效应降低;纳米石墨/NR复合材料动态损耗因子越大,其动态生热越高;动态生热还与填料粒子网络形成紧密相关.SEM观察及Payne效应分析结果表明:采用不同尺寸的纳米石墨材料填充天然橡胶,大尺寸石墨在橡胶基体中易于分散均匀,片层的聚集程度小,而小尺寸纳米片层表现出较明显的团聚.     

多层堆叠式永磁动力减振刀杆设计与仿真分析EI北大核心CSCD

针对大长径比刀杆中传统动力减振器的橡胶疲劳老化、阻尼液易泄露、刚度和阻尼难以精准设计等问题,设计了一种利用磁刚度和电涡流阻尼提供刚度和阻尼的多层堆叠式永磁动力减振器,实现了刚度和阻尼的独立精准设计。独特的堆叠式结构可以在相同体积下提供更大的磁刚度和电涡流阻尼,保证多层堆叠式永磁动力减振器达到最优减振条件。分别建立了多层堆叠式永磁动力减振器中磁刚度和电涡流阻尼的理论计算模型,并利用MATLAB软件和Maxwell电磁仿真软件分别探究了磁刚度和电涡流阻尼与多层堆叠式永磁动力减振器各部分尺寸参数之间的关系。最后利用MATLAB软件分别对安装多层堆叠式永磁动力减振器的刀杆和等尺寸实心刀杆进行仿真分析。结果表明,安装多层堆叠式永磁动力减振器后刀杆的频响函数幅值最大值下降91.1%。     

FRP复合材料剩余刚度退化复合模型

为建立剩余刚度与材料损伤量及剩余寿命的关系, 将纤维增强树脂复合材料(FRP)层合板在拉-拉疲劳载荷作用下的失效模式划分为纤维间破坏、纤维随机断裂与分层3种类型, 分析不同失效模式与剩余刚度退化量的定量关系, 提出一个集成各失效模式影响的剩余刚度退化复合模型。该模型适用于占寿命绝大多数比例的Ⅰ、Ⅱ阶段, 避免了Ⅲ阶段刚度降不确定性的影响。剩余刚度退化曲线按时间尺度归一化, 消除了试件个体分散性影响, 分散性显著降低。对4种E-glass/Epoxy玻璃纤维复合材料层压板与3种AS-4/聚醚醚酮(PEEK)碳纤维复合材料层压板的疲劳试验结果进行了统计分析, 表明本文模型适于精确描述复合材料的剩余刚度下降规律。      

空间低轨长寿命飞行器用太阳电池复合互连材料的设计

空间太阳电池在低地球轨道工作时受到原子氧等的腐蚀,其互连材料的寿命决定了电池的寿命.为此,设计了一种Ag/Mo/Ag三层夹心结构的复合互连材料取代目前使用的纯Ag互连材料,选择耐原子氧腐蚀的Mo作为衬底材料,涂覆Ag薄膜以利于电阻焊接.采用线性规划思路优化求解复合材料各层厚度范围.通过有限元分析模拟了互连片与电池焊接后的应力和形变分布,验证了上述设计结果.根据设计结果实际制备出复合互连材料,经焊接验证其是可行的.     

马来酸酐改性天然橡胶对碳酸钙/天然橡胶复合材料力学行为的影响

以过氧化二异丙苯(DCP)为引发剂,在转矩流变仪中自制马来酸酐(MAH)接枝改性天然橡胶(NR)(MNR),将其作为超细碳酸钙/天然橡胶复合材料(CaCO3/NR)的改性剂,研究了MNR对于CaCO3/NR复合材料的力学性能、应力软化效应以及应力弛豫行为的影响。研究结果表明,MNR改性后CaCO3/NR复合材料较之未改性复合材料拉伸强度、撕裂强度和硬度等力学性能均有所提高,应力软化效应加剧,应力弛豫程度和速度降低,力学行为研究结果证实MNR可有效改善CaCO与NR基体间的界面粘合。     

混合介质缓冲器的动力学特性及缓冲效果研究

介绍一种新型的混合介质缓冲器,其中的混合介质由不可压缩的航空机油与可压缩的空心橡胶小球组成。当冲击发生时,液体将动压力瞬间传递到所有小球上,使它们同时参与变形,冲击能量可被大幅度吸收、损耗。若设计得当,这类缓冲器可具有卓越的缓冲性能。建立了混合介质缓冲器的动力学方程,利用MatLab得到该方程的数值解,并通过试验验证了动力学模型的准确性。理论分析了不同冲击作用下该系统的位移功率谱及混合介质缓冲器的各参数对缓冲效果的影响,对混合介质缓冲器的缓冲效果作出评价。     

减振器悬挂刚度对柴油机振动烈度的影响

假设柴油机组与台架均为刚体，从理论上分析减震器刚度对柴油机振动烈度的影响，得到减振器刚度越大，机组的刚体运动越大的结论。针对某内燃机车柴油机组台架悬挂试验时所获取的实验数据，计算振动烈度值并评定等级，综合分析结果表明：降低减振器刚度，能有效降低下吊柴油机振动烈度，提高柴油机工作状态等级。     

NES减震RC框架结构节点动力性能分析

为研究NES减震装置对钢筋混凝土框架结构节点抗震性能的影响,设计加工出一种NES新型减震器,进行了一个缩尺比为1∶4的五层钢筋混凝土框架结构模型振动台试验,对NES减震框架结构的1层和2层节点处钢筋应变、节点破坏模式、结构位移及结构自振频率在震害后的变化情况进行分析研究。试验结果表明:NES减震器可以有效降低钢筋混凝土梁柱纵筋箍筋应变以及减少结构的相对位移,减缓柱底和柱顶塑性铰的产生;节点处出现了梁端破坏和节点内剪切破坏,基本实现了框架“强柱弱梁”机制;NES减震器能够有效减少节点处混凝土的剪应力从而缓解节点混凝土的剪切破坏,整体结构最终破坏是由于柱底钢筋屈服,柱脚混凝土被压碎,与底板连接松动导致;设置NES减震器后结构自振频率下降速率降低,NES非线性减震器在降低结构地震响应,提高结构抗震能力、减轻结构震害损伤方面具有良好的控制效果。     

汽车平顺性的建模分析及研究

 通过分析汽车振动源和人体对振动的反应，利用模拟技术，建立了十三自由度人-椅-车系统的动力学模型，运用随机振动理论给出了振动形态、传递函数、车轮的动载荷、座椅加速度等参量，并利用已有的汽车数据，对汽车行驶时的振动特性进行了模拟，得到了如下结论：发动机与轮胎刚度、减振器阻尼对后排座椅处的振动影响不大；后排座椅的垂直刚度增加很大时，对垂直方向振动影响比较大；后桥刚度、阻尼对后排座椅处的振动影响较大，后轮胎刚度增加，则振动加强；后桥刚度对汽车平顺性有一定影响，后桥的刚度减小，则后排座椅处垂直加速度相应减小，使用该模型可对汽车行驶平顺性进行预测或评估。     

液压减振器热动力学及其影响因素理论分析

对液压减振器在衰减悬架系统振动过程中的发热问题通过计算机仿真进行了初步的研究，对减振器发热及其影响因素进行了比较全面的分析，得到了一些重要的指导性结论，也为后续研究奠定了良好的基础。     

玻璃纤维-不锈钢网混杂增强环氧树脂层合板对球形弹斜冲击响应特性实验研究

为了研究玻璃纤维-不锈钢网混杂增强环氧树脂层合板在球形弹高速斜冲击下的损伤特性,利用一级气炮对2 mm厚度的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料层合板和含一层、三层304不锈钢网的玻璃纤维-不锈钢网混杂增强环氧树脂层合板进行倾角为30°的冲击实验,以揭示304不锈钢网对层合板弹道极限和能量吸收的影响规律,并分析层合板损伤特征及其机理。通过实验发现,含有三层不锈钢网层合板的弹道极限最高,而不含不锈钢网层合板和含一层不锈钢网层合板的弹道极限速度接近。层合板吸收的能量随着弹体速度增加呈现出先增加后趋于平稳,然后急剧上升的趋势。层合板损伤模式为基体开裂和破碎、分层、不锈钢丝拉伸断裂、纤维拉伸断裂和剪切断裂。层合板分层损伤面积随弹体速度增大先增大后减小,最后趋于稳定。当弹体速度较低时,层合板主要发生纤维拉伸断裂、基体开裂、层间有分层损伤产生。随着弹体速度的增大,层合板正面纤维逐渐发生压剪断裂、基体破碎,背面纤维发生严重的拉伸撕裂。      

金属橡胶消极减振系统复杂响应特性研究

对金属橡胶非线性消极减振系统的复杂响应特性进行了研究,基于减振器的双折线本构关系对隔振器的迟滞恢复力进行了线性等效,推导了减振系统的状态方程;对减振器进行了动态加载实验,利用实验数据识别得到了减振器的实际物理参数;利用辨识得到的有量纲的物理参数对系统进行数值仿真,绘制了系统随激励幅值和频率变化的分岔图,确定了系统产生混沌振动的参数区间,分析了金属橡胶减振系统的单频输入多频甚至宽频输出的复杂响应特性,并通过振动实验进行了验证。     

钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

采用气缸式冲击模拟台对钢丝绳隔振器进行了冲击特性试验研究，介绍了试验系统及测量方法。在比较符合舰船实际冲击环境的情况下，获得了钢丝绳隔振器压缩和拉伸方向完整的特性曲线。试验结果分析表明，钢丝绳隔振器表现出明显的冲击软化现象，其冲击刚度特性小于静刚度和动刚度，而且它具有大阻尼耗能特性，是比较理想的抗冲元件。     

橡胶钢丝绳隔振器冲击特性试验研究

冲击刚度及阻尼是隔振器的重要参数,对隔振系统设计起重要作用。采用落锤式冲击方法对橡胶钢丝绳隔振器的冲击刚度及阻尼进行测试。将负载质量的加速度时间曲线转化为隔振器的迟滞回线以求解其冲击刚度及等效阻尼,并用多项式对冲击刚度进行拟合。不同工况下的数据结果表明:橡胶钢丝绳隔振器的弹性恢复力与隔振器的变形在小变形情况下基本呈线性关系,且随着冲击位移的增大而呈三次函数关系;整个冲击过程的等效冲击刚度正比于冲击过程的初始冲量;但其阻尼系数随最大变形量先增大后减小。上述结论对橡胶钢丝绳隔振器的工程选型及应用具有指导作用。