含复合材料构件的机构动力学研究

研究探讨应用复合材料的新型机电系统动态性能及应用前景。概述在机械系统中应用复合材料构件的研究状况，提出存在的主要问题及其解决途径，主要研究内容和预期效果。     

电动机--复合材料连杆机构系统的动态响应

以三相交流电机——含三维编织纤维复合材料构件的连杆机构系统为研究对象,根据电机轴存在横振和扭振这种普遍情形以及三维编织复合材料的细观结构及特点,应用有限单元法建立了包含复合材料参数、电磁参数和机构的结构参数的系统动态方程,推导出了系统的自激惯性力,得出了自激惯性力及系统的非线性特性,通过研究发现了该系统的动态响应不仅与复合材料的细观结构参数与组分材料参数、连杆机构的结构参数和电机的电磁参数有关,而且还与电机轴的横振有关。最后通过实例仿真进行了验证。     

含对称叠层复合材料构件机构非线性动态特性分析

对含对称叠层复合材料构件的弹性连杆机构的动力学问题进行了研究.应用有限元法建立了考虑层合板构件大变形影响的机构非线性动态方程,在机构动态方程的基础上,利用多尺度法对机构的非线性特性进行了研究,得到了机构在同时满足内共振和超谐共振条件下弹性位移的时域和频域响应曲线.研究结果表明,机构的固有频率、非线性振动等宏观动态特性与复合材料的材料参数有关,可以通过合理调节材料参数来改善机构的动态性能.     

机器人机构的优化综合

应用最优化技术进行机器人的精度综合，确定能满足绝对位姿精度和重复位姿精度要求，并可使公差制造成本最低的最优连杆参数公差和关节伺服定位精度。在误差概率分析的基础上，建立了机器人机构精度概率优化综合的数学模型。     

电动机-曲柄滑块机构系统的动态分析耦联方程

以三相对称运行的交流电动机和曲柄滑块机构组成的系统作为研究对象,基于功能原理对曲柄滑块机构作等效模型转换,利用Lagrange-Maxwell方程建立了系统的机电耦合动态方程。这些系统动力学方程是时变非线性的,它体现了系统动态特性参数与曲柄滑块机构的结构参数和电机电磁参数之间的内在联系,对分析此类系统的动态特性,探讨高速轻载机电系统的异常工况有较大意义。     

基于动态响应的高速压力机综合平衡优化

针对曲柄式高速压力机动平衡中存在的机身激振力与激振力矩平衡相互制约的问题,提出了一种基于动态响应的综合优化模型。通过有限元模拟获得机身在单位简谐载荷作用下的动态响应向量,通过傅里叶级数分解得到实际激振载荷的振幅向量,以此构造了一个直接以机身振动响应为对象的综合平衡优化模型,该模型能够适用于一般机械系统。     

含复合材料构件的连杆机构运动稳定性研究

在机械系统中应用先进复合材料是改善其动态性能的一条有效途径,本文研究含复合材料构件的机构运动稳定性问题。应用摄动理论导出了该类机构在自激惯性力作用下的运动稳定性条件,得到了机构模态阻尼等与机构运动稳定性之间的关系,对机构各类参数的综合优化、改善其动态性能等工作有较大的意义     

复合材料飞机结构综合优化设计技术研究

针对复合材料前掠翼进行了综合设计优化。建立了多极混合优化设计模型。同时提出了用混合有限元模型实现系统层优化设计的方法。通过三级混合优化设计模型,初步实现了对前掠机翼结构的综合优化设计,一方面达到了提高机翼结构稳定性的目标,另一方面也对机翼层合板结构的铺层顺序实现了铺层设计。     

含开孔复合材料构件的安全系数分析

通过对T300/5405含孔复合材料层压板拉伸强度试验数据的统计分析,指出开孔后拉伸强度符合两参数Weibull分布。在此基础上,讨论了开孔强度服从Weibull分布,应力服从正态分布时,复合材料基于基准许用值安全系数与可靠度之间的关系。给出了一些常用复合材料在不同应力变异系数和不同可靠度要求下的A基准值和B基准值安全系数的统计取值范围。试验数据对比分析结果表明:含孔层压板与光滑层压板在获得同样可靠度的要求下,安全系数取值范围相近。并且在相同可靠度要求下,A基准值安全系数小于B基准值安全系数。     

典型复合材料加筋壁板优化设计

针对复合材料加筋壁板的稳定性优化问题提出了一种用混合罚函数法、Powell法、黄金分割法、改进的坐标轮换法和遗传算法相结合的混合优化算法.并通过优化程序实现了以加筋板的屈曲载荷最大为目标的优化设计,最后通过算例验证了优化方法的有效性,同时对优化结果进行了深入地分析.得到的结论对加筋板的设计有一定的指导意义.     

Calculation of tribological characteristics of composite materials

We present the formulas for calculating the friction coefficient when fibrous composite material is rubbed against the homogeneous rigid material. The wear of the composite is taken into consideration in the calculation.     

真空逸气对复合材料尺寸稳定性的影响

为验证聚合物基体在真空环境产生的逸气效应对复合材料尺寸稳定性的影响,对环氧树脂和氰酸脂两种基体的碳纤维复合材料的真空逸气性能进行了试验研究。首先从理论上分析了膨胀系数与逸气系数之间的关系,获得了二者尺寸稳定性存在差异的理论依据。然后设计了能够精确测量尺寸和质量变化的试验组件,按照卫星环境试验条件对多组试验组件进行了3轮真空试验,精确测量了试验前后试验组件的尺寸和质量。试验结果表明:环氧树脂基体和氰酸脂基体的复合材料质损率(TML)分别为0.033%~0.06%和0.014%~0.029%;环氧树脂基体和氰酸脂基体的复合材料尺寸变化量分别为2~8μm和1~3μm。另外,环氧树脂基试件的质量变化约为氰酸脂基的2倍,说明两种材料在真空环境下的尺寸稳定性有差异。     

固体自润滑复合材料研究进展及其制备技术发展趋势

综述了固体自润滑复合材料的制备技术、发展现状与应用,比较分析了自润滑复合涂层制备方法的优点和不足,提出了激光熔覆技术在制备自润滑复合涂层方面的优势及应用前景。     

Scanning ion microprobe analysis of composite materials

Applications of scanning ion imaging with high lateral resolution in the microchemical investigation of metal – and ceramic-matrix composites are described. The technique, which combines a scanning ion microprobe with secondary ion mass spectrometry (SIMS), is ideally suited to the study of complex, multicomponent composite structures. Most elements can be detected with good sensitivity, enabling the determination of spatial distributions for major and minor elements. Analytical images obtained with this technique reveal unprecedented chemical information about interfacial segregation and interdiffusion phenomena. As examples, the characterization of both ceramic–matrix (Al borate–SiC) and metal–matrix (Ni alloy–Al₂O₃) composite materials is described.     

基于小波神经网络的智能复合材料冲击损伤定位的研究

复合材料的力学性能对冲击损伤极为敏感，为此实现复合材料的智能化，从而在线实时监测复合材料的冲击损伤具有重要的意义。应用小波神经网络对智能复合材料冲击损伤进行了定位研究，并与改进的BP网络进行了对比，结果表明小波网络具有非线性建模逼近能力强、识别精度高和推广能力强等优点。小波神经网络为复合材料的进一步智能化提供了更为先进的信号处理方法。     

Tribological characteristics of composite materials based on copper-carbon Nanotube powder system

Results are presented of studies on the influence of the carbon nanotube concentration on the tribological behavior of composite powder materials based on copper matrix obtained by electrocontact sintering. The tribological characteristics of materials based on the powder copper-carbon nanotube and copper-graphite systems are compared.     

粘弹性复合结构动力响应的精细积分解法

利用扩阶状态变量，提出了一种弹性一粘弹性复合结构动力响应的分析方法，并把精细积分法引入到该问题的计算中来，使复杂问题得到简便的解决。通过计算实例，并同现有的计算方法比较，说明了该方法的有效性和精确性。该方法具有公式简单，编程容易，精度高，计算速度快等优点。     

复合材料层压板机械连接失效分析

以Tsai-Wu失效准则为损伤判据，Hashin分类准则为损伤类型判据，采用有限元软件及逐步失效处理方法，建立起层压板损伤发生、扩展过程仿真模型。针对复合材料层压板螺栓连接，采用刚度比率退化法，进行损伤处理及破坏过程数值模拟，求得层压板螺栓连接结构首层失效强度及最终失效强度。试验结果和分析计算一致，证实了该理论模型的有效性。     

复合材料曲面构件缺陷超声三维成像方法

针对目前复合材料曲面结构缺陷检测技术存在的检测结果不直观、效率低等问题,提出一种基于超声相控阵的缺陷三维成像方法。使用三维激光扫描仪获取曲面的点云模型,通过平行截面法规划检测路径,然后使用相控阵轮式探头采集超声图像数据。利用均匀三次B样条函数拟合检测路径与曲面,根据扫查步长和图像序列关系计算超声图像数据点的空间位置以生成超声点云集。最后利用体素化降采样方法对超声检测结果进行重建,实现复合材料内部缺陷的三维成像。实验结果表明,本文方法的缺陷成像结果与CT检测结果的平均误差为1.14 mm,能够快速准确地重建缺陷的位置、形状与尺寸信息,实现复合材料曲面样件内部缺陷的精确表征。