运载火箭低温蓄压器绝热支架设计及验证

蓄压器是航天运载器中抑制火箭纵向耦合振动(POGO振动)的重要部件.本文基于新一代运载火箭低温蓄压器传感器、充气手阀的使用需求,开展了玻纤增强聚醚醚酮注塑成型绝热支架设计,实测了玻纤增强聚醚醚酮的材料物性,并进行了绝热效果仿真分析,基于传热学理论,分析了蓄压器表面自然对流系数随表面温度的变化情况,将其应用于传热有限元分...     

玻璃纤维增强PP性能、界面及基体晶态研究

本文通过扫描电镜、红外光谱、偏光显微、DSC分析和材料力学性能试验等方法考察了PP/玻纤的界面粘结性与其材料性能及基体结晶的关系.结果表明:在材料复合过程中加入的界面反应性试剂及其与PP接枝而形成的接枝物可与玻纤表面及其硅烷发生化学作用,促使玻纤表面树脂包覆层的形成,从而显着提高复合材料的界面粘结强度及其力学性能;复合材料试样成型过程中,因树脂冷却收缩而产生的界面应力可应变诱导玻纤周围基体树脂的结晶,促使其结晶形态和结晶度产生显着变化;而复合材料的界面粘结强度则是产生应变诱导作用和控制异相结晶的关键.     

玻纤格栅在改造旧水泥混凝土路面中的应用研究

玻纤格栅作为近年来开发的新型土工合成材料,由于其具有较强的抗拉强度、较高的弹性模量和与沥青混凝土相容性好等特点,已逐渐应用于旧水泥混凝土路面改造工程中。本文对玻纤格栅增强路面混凝土结构强度、延缓和减少裂缝产生的机理进行了总结与分析。     

磨碎玻纤增强环氧树脂应变片基底材料的研究

以表面改性的磨碎玻纤为增强材料制备了环氧树脂薄膜作为传感器应变片的基底材料。考察了玻纤表面改性及添加量对材料性能的影响。结果表明,随着偶联剂用量、玻纤填充量的增加材料的拉伸强度和拉伸模量均先增大后减小。薄膜微结构表明,填充20wt%的改性玻纤增强材料中纤维能够更好的分散在树脂中,玻纤在材料内部比较集中的区域能够互相交叠。随着改性玻纤含量的增加材料的玻璃化温度和抗蠕变性能明显改善。结果证实,填充20wt%的1wt%KH-550偶联剂改性的磨碎玻纤的增强环氧树脂材料具有最佳的力学强度、耐热性和抗蠕变性能。     

高强玻纤复合材料静态力学性能实验研究

利用电子万能试验机和静态应变仪测定了高强2号玻纤复合板的静态拉伸、静态压缩和剪切性能,得到了较为完整的静态力学性能数据,并对复合材料的拉伸破坏现象进行了分析.结果表明,高强玻纤复合材料具有良好的力学性能,是一种性价比较高的结构材料.     

高强玻纤复合材料静态力学性能实验研究EI

利用电子万能试验机和静态应变仪测定了高强2号玻纤复合板的静态拉伸、静态压缩和剪切性能,得到了较为完整的静态力学性能数据,并对复合材料的拉伸破坏现象进行了分析.结果表明,高强玻纤复合材料具有良好的力学性能,是一种性价比较高的结构材料.     

无卤氮磷膨胀阻燃玻纤增强聚丙烯复合材料的制备与性能

因玻纤"烛芯效应"制备阻燃玻纤增强聚合物复合材料是具有挑战性的课题。文中以自制的膨胀型阻燃剂MPAL与八乙烯基倍半硅氧烷(OV-POSS)组成的复合阻燃剂阻燃玻纤增强聚丙烯(PP),研究了玻纤(GF)和增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)对阻燃PP体系的阻燃性能和力学性能的影响,结合扫描电镜和热重分析探讨了相应阻燃机理。结果表明,在阻燃PP体系中加入玻纤及适当增加其含量会显著改善阻燃PP材料的阻燃性能,归因于加入玻纤提高了阻燃PP体系的热稳定性以及利用MPAL/OV-POSS分解形成的复合炭层覆盖于玻纤表面,从而达到阻断玻纤"烛芯效应"目的。此外,加入增容剂MAPP及适当增加其含量会明显提高阻燃玻纤增强PP复合材料的力学性能,但对材料阻燃性能改善有限,归因于MAPP对体系界面结合和相容性的显著改善作用。当玻纤和MAPP质量分数分别为30%和5%时,所得阻燃玻纤增强PP复合材料具有优异的综合性能,表现出良好的应用前景。     

基于Hilbert-Huang变换的梁结构损伤识别方法研究

提出了一种基于空间Hilbert-Huang变换进行损伤识别的方法。以工程中最常用的梁结构为对象,首先从理论上分析了损伤对梁结构动力学参数的影响,揭示了损伤所带来的模态奇异性特征;然后通过EMD自适应的分解模态信号,由Hilbert变换捕获其损伤特征频率的变化,有效的识别了损伤存在时位置和损伤程度。通过数值实验,验证了空间HHT变换方法在损伤识别中具有很高的频率分辨率,同时又具备较强的抗噪性能。     

行波管栅控电子枪栅网的结构可靠性

栅控电子枪栅网的结构设计以及栅网对束流的调整作用决定其结构设计必须具有良好的抗振可靠性,同时应保证尽可能少地截获电子枪发射的电子束,以防止发生打火和栅极发射.本文使用有限元模拟技术对栅控电子枪栅网进行模态分析,模拟分析了不同栅网尺寸的模态频率和模态振型,并对影响模态频率的因素进行探讨,为栅网的结构进行优化设计.     

基于模态分析的材料腐蚀速率预测方法研究

腐蚀速率是评价材料腐蚀程度的重要参数,对材料的安全可靠使用尤为重要。为了通过腐蚀材料的模态分析预测其腐蚀速率,依据材料损伤力学理论中材料的损伤可以用损失因子ω表示的观点,将该理论引入到材料腐蚀损伤过程,对材料处于均匀腐蚀的情况下,材料腐蚀损伤因子ω与腐蚀速率v和时间t的函数关系进行了分析,同时为实现对腐蚀损伤因子的表述,根据弹性材料振动理论,对腐蚀损伤因子ω与材料腐蚀前后的固有频率比w′_n/w_n之间的关系进行了研究,在此基础上构建了基于模态分析的均匀腐蚀速率预测模型。通过理论分析和计算表明,该模型对材料的平均腐蚀速率进行预测是可行的,其预测结果对于材料的腐蚀程度评价具有一定参考价值,同时也为腐蚀速率的预测提供一种新方法。     

长玻纤增强复合材料注塑成型构件强度分析

基于广义牛顿流体本构方程,采用ARD-RSC纤维取向模型,考虑纤维间相互作用,仿真预测长玻纤增强复合材料注塑构件的纤维取向分布;应用复合材料细观力学Eshelby夹杂理论和Mean Field均匀化方法,建立长玻纤增强复合材料均质化RVE模型;综合运用复合材料细观建模、离散RVE模型场、注塑成型和结构有限元分析技术,提出了长玻纤增强复合材料注塑构件强度分析方法。对推力杆注塑构件进行强度分析,显示仿真危险位置与实际破坏位置较为吻合。在此基础上对推力杆进行结构改进,结果表明杆体中间部分在拉伸载荷下的最大主应力降低了57.18%,在压缩载荷下的最大主应力降低了71.25%。     

有一定取向性的碳纤维增强尼龙6复合材料弹性模量的实验和理论研究

纤维增强热塑性聚合物基复合材料注塑成型后往往被认为是各向同性复合材料。然而,注塑成型后纤维会具有一定的取向性,从而使复合材料试样呈现各向异性的特点。为了合理预测此类复合材料的弹性模量,本文对碳纤维增强尼龙6复合材料注塑试样内部的纤维长度和取向分布情况进行了测试和分析,得出了纤维取向的分布规律。随后结合单向纤维增强聚合物基复合材料力学模型和层叠理论,构造出了适用于有一定取向性的纤维增强树脂基复合材料弹性模量预测理论模型,其理论结果和拉伸实验结果吻合较好,表明该预测模型的准确性比较高。      

空气净化器减振设计与建模分析

该型空气净化器用于对箱体内封闭空间的气体进行净化处理,以保证该空间的空气质量。运用AN-SYS软件对空气净化器建立有限元模型,并进行模态分析和谐响应分析。通过分析,证明空气净化器结构设计和减振设计的合理性,并为进一步试验测试打下理论基础。     

Pulsed neutron spectroscopic imaging for crystallographic texture and microstructure

A time-of-flight (TOF) spectroscopic neutron imaging at a pulsed neutron source is expected to be a new material analysis tool because this method can non-destructively investigate the spatial dependence of the crystallographic and metallographic information in a bulk material. For quantitative evaluation of such information, a spectral analysis code for the transmission data is necessary. Therefore, we have developed a Rietveld-like analysis code, RITS. Furthermore, we have applied the RITS code to evaluation of the position dependence of the crystal orientation anisotropy, the preferred orientation and the crystallite size of a welded α-iron plate, and we successfully obtained the information on the texture and the microstructure. However, the reliability of the values given by the RITS code has not been evaluated yet in detail. For this reason, we compared the parameters provided by the RITS code with the parameters obtained by the neutron TOF powder diffractometry and its Rietveld analysis. Both the RITS code and the Rietveld analysis software indicated values close to each other, but there were systematic differences on the preferred orientation and the crystallite size.     

Microstructural image analysis applied to fibre composite materials: a review

Current definition of the microstructure of fibre-reinforced composite materials is usually limited to the definition of the materials used and the proportion and orientation of the fibres. Significant differences can be achieved within such a definition, particularly in respect of the spatial distribution of fibres within the material. The microstructure-mechanics relationship is gaining importance as the discipline of mesomechanics.Recent advances in computer hardware, and in software for image processing and analysis, have permitted the rapid definition of spatial microstructural parameters. This paper reviews the preparation of samples for optical microscopy and the use of image analysis for the definition of microstructure in fibre-reinforced composites.     

增强纤维PA66熔接线形成方式对制件整体强度的影响

增强纤维材料PA66可以有效地改善塑料制件的力学性能,但是充填过程的剪切流动又对PA66的纤维起到了拉伸作用,从而引起纤维取向.这种取向的产生一方面会导致制件不同方向的收缩,另一方面在熔接线区的纤维取向方向因平行于熔接方向而大大降低其熔接线强度,制件整体强度下降.探讨了用计算机模拟增强纤维PA66材料充填过程引起的纤维取向的计算方法,借助许算机对有强度要求的增强纤维PA66材料制件的熔接线强度的形成和影响其强度的因素逐一进行剖析,提出了改变浇口类型以改变纤维取向方向来提高制件整体强度的方法.     

基于预实验分析的箱梁模型模态测试

以箱梁模型为实验对象,使用一种基于预实验分析的方法对箱梁模型进行模态识别。首先,在有限元模型模态分析结果的基础上,利用预实验分析确定合理的布点方案及最优激励点;再由预实验分析结果,采用激振器法对自由支撑的箱梁模型进行模态识别;最后,将实验模态与有限元模态进行相关性分析,以验证实验模态数据的可信性。实验结果表明,识别的四阶模态频率值与有限元分析结果在10%以内,前三阶在5%以内;与有限元模态相关性分析表明,实验测得的模态数据与有限元结果相似度高,尤其是对应前两阶模态振型相关性高达90%以上。     

考虑纤维方向分布的玻纤增强PP复合材料拉伸性能

纤维方向及其分布对玻纤增强PP复合材料的力学特性具有至为关键的影响。提出了一种快速获取纤维数量及每根纤维方向的方法。通过引入方向张量, 利用Moldflow软件进行玻纤增强PP树脂注塑成型模拟获得纤维方向的平均分布, 结合显微方法观察判断特定点的纤维沿厚度方向的分层情况及定量判断纤维方向的分布。对轿车玻璃纤维增强注塑仪表板的纤维方向相对一致处取与纤维方向呈0°、45°、90°的样条, 通过拉伸实验测得拉伸模量, 利用所提出的方法研究了仪表板内玻纤方向的分布及其对拉伸模量的影响。研究结果表明: 玻纤增强注塑仪表板的力学性能是各向异性的, 其沿厚度方向纤维按方向大致可分为三层。     

注射成型时纤维取向的计算机模拟

基于Ｈｅｌｅ－Ｓｈｏｗ流动，采用Ｄｉｎｈ－Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ本构模型，本文研究了一种数值方法用来模拟中等浓度短纤维增强塑料在注塑成型过程中纤维的取向状态。纤维的取向状态由取向椭球的投影表示，而取向椭球由计算二阶取向张量得到。本文推导了注射成型过程中纤维取向 概率分布函数，并将模拟的结果与以前研究者所做的实验进行了比较。     

STOKES FLOW THROUGH A SYSTEM OF PARALLEL INFINITE CYLINDERS WITH AXES ORIENTED AT AN ANGLE TO THE DIRECTION Of MEAN FLOW

Abstract

Theoretical models based on Stokes flow of air through a fibrous filter predict a significantly higher pressure drop than experimentally measured values. This discrepancy persists even when the interaction of the flow between) neighboring fibers is accounted for. Various authors have attributed this discrepancy to the inhomogeneity of the fiber distribution within the filter and to the possibility that some fibers are partially orientation in the directon of mean flow. It has been shown that fiber density inhomogeneity does indeed contribute to this discrepancy

In this paper, the effect on the flow and subsequent pressure drop when the fibers are oriented at an angle to the directon of mean flow is studied. The solution of the three dimensional equation for creeping, incompressible flow in a doubly periodic, infinite lattice of infinite circular cylinders when there is a constant mean flow whose direction makes an acute angle with the axes of the cylinders is given. If the volume fraction of fibers is small, the periodic boundary conditions can be replaced by requiring zero vorticity at the outer boundary of an imagined cylindrical cell of fluid surrounding one of the cylinders. The resulting parallel and transverse problems have known solutions and give an approximate solution to the flow through the periodic lattice. The resulting drag is used to compute the dimensionless pressure drop across a filter for several values of the volume fraction of fiber and is compared to the experimentally determined formula of Davies. It is shown that the average drag over a uniform distribution of fiber orientations yields a pressure drop which is significantly closer to the experimental values of Davies than that resulting from strictly transverse flow.