纤维金属层板接缝局部起裂准则研究

从金属层接缝界面端应力场分析出发,确定热-机耦合载荷作用下纤维金属层板接缝局部起裂控制参数,并据此建立界面端起裂准则。基于有限元特征分析法获得界面端奇异性应力场特征解,同时采用界面连续条件和自由边应力条件获得常数应力项,最后采用有限元方法结合最小二乘曲线拟合法获得热-机载荷下的应力强度系数。通过与实验结果对比发现:热-机耦合载荷作用下的应力强度系数可以作为接缝起裂控制参数;通过机械载荷作用下的应力强度系数,可以预测纤维金属层板接缝局部起裂载荷;应力强度系数准则具有很好的通用性,可以预测不同接缝宽度和纤维层厚度情况下的临界起裂载荷。     

纤维金属层板铆接剩余强度影响因素研究

为研究单搭铆接接头中纤维金属层板耦合损伤行为,运用金属硬化Johnson-Cook失效准则、纤维增强复合材料三维Hashin损伤准则、脱层B-K失效理论以及刚度退化失效准则建立了纤维金属层板铆接渐进失效模型,并结合实验验证了模型的合理性。考察了单搭铆接二次弯曲效应、层板铝合金体积分数、预紧力、层板孔边距对纤维金属层板铆接强度和失效模式的影响,为提高纤维金属层板铆接剩余强度提供可靠建议。分析结果表明：二次弯曲效应加速损伤发生,从而降低层板铆接强度,其中偏心加载可以削弱二次弯曲效应,更好地提高铆接强度;层板铝合金体积分数的增大能够提高层板铆接强度,但当体积分数大于50%时层板铆接比刚度和比强度反而下降;预紧力的增加能够提高层板铆接强度和增强层板损伤抗力;随着孔边距的递增,铆接剩余强度有所提高,破坏模式由灾难性拉断失效模式逐渐转化为理想的挤压失效模式,但当孔边距达到一定数值时,铆接强度不再明显提高,而失效模式也维持为挤压破坏。     

金属延性断裂过程仿真与损伤破坏准则应用

在均质材料损伤破坏准则的理论应用研究基础上,对典型金属构件的非线性载荷—位移响应及其延性断裂过程进行数值仿真研究,发现常规工程数值计算中应用材料应力应变的单一曲线假设模拟构件非线性响应存在较大误差。为提高数值模拟精度,提出复杂应力状态下材料屈服以及非线性应力—应变曲线的理论修正项及其表达式。应用Wilkins延性损伤断裂准则,在Abaqus系统实现算法软件编程的基础上,对不同圆弧缺口及两类带孔板铝合金构件的延性断裂过程进行非线性有限元数值仿真,获得与试验结果吻合良好的应用结论。     

韧性断裂准则的试验与理论研究

对不同样式的45钢和6082铝合金试件进行了拉伸、压缩、剪切、扭转等材料试验，对工程中使用的11个韧性断裂准则进行对比研究，并利用专业塑性成形分析软件对试验过程进行二维和三维情形的数值模拟。指出目前使用的韧性断裂准则都不可能对材料在任意应力应变状态和变形累积的情况下给出一个固定阈值，并给出了基于等效应变和应力三轴度的韧性断裂准则修正公式，通过厚板普通冲裁和精密冲裁试验证明了结论的有效性。     

SACF纤维改性半金属摩擦材料的力学及摩擦学性能研究

通过热压的方法制备出3种不同含量萨凯夫纤维(SACF)的半金属摩擦材料,通过压缩、冲击和摩擦磨损实验,分析了不同SACF纤维含量对制备的摩擦材料的机械和摩擦学性能的影响.结果表明:含质量分数10%SACF的半金属摩擦材料具有高的力学性能、稳定的高温摩擦因数和最低的磨损率;含5%SACF的半金属摩擦材料的磨损机制主要表现为磨粒磨损,而含10%SACF的半金属摩擦材料则以疲劳磨损为主.