复杂多孔板有效弹性常数的结构分析方法

基于弹性薄板理论给出了基于模态分析、最大挠度等效和总应变能等效确定复杂孔板有效弹性常数的方法,提出了具有普适性的多孔板有效弹性常数与有效质量比或有效承载分数之间的关联式,根据有限元结构分析结果,评价了3种方法与ASME规范方法的一致性。结果表明,这些方法可用于分析各种复杂孔形和各种排布方式下的多孔板强度评价和振动控制问题。     

含强约束界面相共晶复合陶瓷的有效热膨胀系数

基于共晶复合陶瓷的细观结构特点,建立了含夹杂、强约束界面相、基体氛围和有效介质的四相模型;借助复合材料有效热膨胀系数的稀疏解,确定了棒状共晶体内的有效热应力场和两个热膨胀系数的解析表达式;将棒状共晶体看作具有随机方位的横观各向同性夹杂,将棒状共晶体边界处的基体颗粒看作球形的各向同性夹杂,对含强约束界面相共晶复合陶瓷的有效热膨胀系数进行了预报。结果表明共晶复合陶瓷的有效热膨胀系数具有明显的尺度效应。     

FCC晶体弹性常数的分子动力学模拟及其适用性

采用SC势,通过对晶体在体积膨胀、单向拉伸和纯剪3种受力状态下的分子动力学模拟,求得了Ag、Au、Cu、Ni、Pd和Pt等6种常用的面心立方(FCC)晶体的3个独立的弹性常数。选取不同大小的计算元胞所得的计算结果几乎不变,说明了此弹性常数的计算方法稳定性良好。为考察计算结果的正确性,将其与参考文献中的试验结果进行了比较,二者取得了很好的一致。进而以无限长纳米杆为例,讨论了弹性常数对于实际的纳米器件的适用性问题。结果表明,当纳米器件尺寸很小时,尺寸效应会造成这些弹性常数失效,而只有当其尺寸足够大时,这些弹性常数才能具有实际的应用价值。     

小尺寸材料弹性常数超声测量系统的研制及其应用

提出一种小尺寸材料弹性常数测量的新方法——利用线聚焦超声传感器和超声浸水技术同时测定纵波和漏表面波的波速，求得材料的弹性常数。基于PXI-8186嵌入式控制器构建了小尺寸材料弹性常数测控系统，利用LabVIEW软件平台开发了小尺寸材料弹性常数自动测量软件。实验结果表明，该方法可以实现小尺寸材料弹性常数的测量，测量结果具有很好的重复性。     

Al2O3/YSZ共晶复合陶瓷的残余应力及其对力学性能的影响

在国外对定向凝固Al2O3／YSZ共晶复合陶瓷残余应力研究基础之上，阐述复合陶瓷内部残余应力的产生、影响因素及其对材料力学性能的影响，并且结合以燃烧合成、快速凝固技术开发出的新型高强韧Al2O3／YSZ共晶复合陶瓷，深入探讨残余应力与材料强韧化本质之间的联系。分析得出材料内部残余应力的状态与大小受ZrO2马氏体相变、材料成分及ZrO2相空间分布、大小与形态控制。经合理控制的、分布于Al2O3基体上的残余压应力不仅是定向凝固共晶复合陶瓷强韧化的重要因素之一，更是使燃烧合成／快速凝固共晶复合陶瓷脆性补强体（Al2O3棒晶）得以强化，并通过裂纹桥接、棒晶拔出以实现材料韧化的关键。     

微凸体油膜弹性支承效应的刨切试验验证研究

论述了切削过程切屑卷曲的主要机理,利用该理论通过试验手段,验证并分析了边界润滑状态下,被切削工件表面微凸体油膜弹性支承问题,进一步论证了“微凸体油膜弹性支承效应”的客观存在。     

微凸体油膜弹性支承效应的刨切试验验证研究

论述了切削过程切屑卷曲的主要机理,利用该理论通过试验手段,验证并分析了边界润滑状态下,被切削工件表面微凸体油膜弹性支承问题,进一步论证了"微凸体油膜弹性支承效应"的客观存在.     

注塑成型短玻纤增强复合材料各向异性弹性常数预测方法

针对注塑成型短玻纤增强复合材料,研究二阶纤维取向张量与纤维取向角度之间的连续函数关系,建立纤维均质化RVE模型。基于Taguchi正交试验设计方法,利用DIGIMAT软件对短玻纤增强复合材料RVE模型进行仿真试验,定量分析纤维质量分数（A）、纤维长径比（B）和纤维取向张量（C）对短玻纤增强复合材料力学性能的影响规律。考虑注塑成型过程中的纤维分层效应,提出了夹芯分层模型并进行铺层设计。基于灰箱理论和反求工程,选取纤维长径比、表层厚度比和芯层厚度比、表层纤维取向张量、纤维取向矢量旋转角四个影响因素,反演预测短玻纤增强复合材料PA66（GF50）正交各向异性弹性常数,与材料拉伸弹性模量E₃₃、泊松比u₃₁和泊松比u₃₂的试验结果对比,相对误差分别为0.80%、0.29%和1.35%。     

压电陶瓷驱动器弹性套筒的研究

针对未封装的压电陶瓷驱动器不能承受剪切力、使用时极易损坏,封装的压电陶瓷驱动器价格昂贵等问题,研制了一种弹性套筒作为未封装压电陶瓷驱动器的保护装置。根据弹性力学原理,对圆柱体套筒进行局部切割,形成弹性元件,产生弹性变形。改变弹性套筒的结构参数,可以优化其设计。建立了弹性套筒的驱动力模型。进行了加装弹性套筒的压电陶瓷驱动器位移特性实验,实验结果表明,该装置不影响压电陶瓷驱动器的使用性能,可以保护驱动器,而且加工简单,具有很好的实用价值。     

点弹性支承粘弹性杆的动力稳定性

利用Lagrange方程推导了在轴向周期压载作用下点弹性支承粘弹性杆的运动微分方程,并由动力稳定理论给出了杆的临界频率方程和动力不稳定边界。计算结果表明,对Kelvin模型粘弹性杆来说,粘性系数与点弹性支承处的弹簧刚度对杆的动力稳定性有显著影响,但当粘性系数小于某个量级时,可将该粘弹性杆的动力稳定性问题按弹性杆处理。     

含共晶界面复合陶瓷细观力学研究

概述了含共晶界面复合陶瓷细观力学研究的意义,并从复合材料细观应力应变场、细观损伤、裂纹扩展模型及尺度效应研究等四个方面重点论述了复合陶瓷当前研究现状。根据含共晶界面复合陶瓷的弹性常数及有效应力场,从应变场的角度总结并指出了共晶基复合陶瓷的发展趋势、研究方向和有待解决的新课题,为建立更加完善的细观力学模型提供研究思路。     

三维编织C/SiC复合材料弹性常数预报

基于纤维倾角模型 ,根据层合板理论推导出其弹性常数计算公式。三维编织C/SiC复合材料不同于树脂基复合材料 ,一是纤维模量低于基体模量 ,二是碳纤维在高温沉积热解碳和碳化硅后模量有较大幅度的下降 ,还有较多的空洞存在。考虑到这些因素对三维编织C/SiC复合材料弹性性能的影响 ,编制了相应的C语言计算程序 ,预报了三维编织C/SiC复合材料的纵向弹性性能 ,对程序计算结果进行了分析讨论。另外 ,通过力学实验来验证了理论分析的可靠性。     

杆式弹垂直侵彻陶瓷复合装甲机理

针对有限厚陶瓷多层复合装甲,评估其抗弹性能,建立了弹道极限速度预报模型;并用该模型在给定的约束条件下,讨论了陶瓷多层复合装甲的优化设计。