四边简支共固化复合材料阻尼结构的动力学性能研究

嵌入式共固化复合材料阻尼结构具有阻尼性能优良、抗老化、不脱落、耐疲劳等优点,在设施农业、机床制造业、航空航天、建筑等技术领域具有广阔的应用前景。应用模态应变能法研究了共固化复合材料阻尼结构各层的应变能,并计算了结构的一阶模态国有频率和损耗因子,得到了一阶固有频率和损耗因子随阻尼层厚度变化的规律。结果表明：当薄板总厚度不变时,增加阻尼层的厚度可以使一阶固有频率减小,模态损耗因子随着阻尼层厚度的增大而增大,阻尼层较厚时,一阶固有频率和模态损耗因子对阻尼层厚度的变化不再敏感;当复合材料层厚度不变时,一阶固有频率随着阻尼层厚度的增大而减小,增加阻尼层的厚度可以使损耗因子增大,阻尼层厚度较厚时,阻尼层厚度的变化对一阶固有频率和损耗因子的影响较小;当薄板总厚度不变,较复合材料层厚度不变,阻尼层较厚时对损耗因子的影响更小。     

四边简支共固化复合材料阻尼结构的动力学性能研究（英文）

嵌入式共固化复合材料阻尼结构具有阻尼性能优良、抗老化、不脱落、耐疲劳等优点,在设施农业、机床制造业、航空航天、建筑等技术领域具有广阔的应用前景。应用模态应变能法研究了共固化复合材料阻尼结构各层的应变能,并计算了结构的一阶模态国有频率和损耗因子,得到了一阶固有频率和损耗因子随阻尼层厚度变化的规律。结果表明:当薄板总厚度不变时,增加阻尼层的厚度可以使一阶固有频率减小,模态损耗因子随着阻尼层厚度的增大而增大,阻尼层较厚时,一阶固有频率和模态损耗因子对阻尼层厚度的变化不再敏感;当复合材料层厚度不变时,一阶固有频率随着阻尼层厚度的增大而减小,增加阻尼层的厚度可以使损耗因子增大,阻尼层厚度较厚时,阻尼层厚度的变化对一阶固有频率和损耗因子的影响较小;当薄板总厚度不变,较复合材料层厚度不变,阻尼层较厚时对损耗因子的影响更小。     

Al/SiC复合材料室温下阻尼特性的数值模拟

利用有限元方法对Ａｌ／ＳｉＣ复合材料的阻尼特性进行了数值模拟，指出室温下Ａｌ／ＳｉＣ复合材料的阻尼主要由增强颗粒与基体材料间弹性模量的不同造成，Ａｌ／ＳｉＣ复合材料的损耗因子为纯铝的１０倍。通过计算表明，对于较硬的增强颗粒，弹性模量越高，材料整体阻尼性能越好。     

纤维多功能梯度涂层及其应用

设计并制造了能同时满足金属基复合材料液相成型，界面结构与材料性能的多种要求的多功能梯度涂层，用化学气相沉积法完成了涂层制备，并用于Ｃ／Ａｌ复合材料，采用液相浸渗工艺制备的试样抗拉强度最高达１２２５ＭＰａ，接近理论计算值，获得了预期的界面结构，成分分布和润湿效果，考察了软质层、梯度层及润湿层对复合材料裂形式及抗拉强度的影响，确定了各层最佳厚度。     

理想塑性及线性硬化板材弯曲成形的变薄规律

在板材呈圆弧形弯曲和截面保持平面的基础上 ,对理想塑性板材和线性硬化板材的弯曲变形进行了分析 ,推导出弯曲过程中宽板外表面半径、板料厚度、变薄系数 ,以及应变中性层内移系数随板坯内表面半径变化的理论解 ,并将计算示例与查表法的实验数据作了比较。     

双曲壳结构复合材料的热临界屈曲温度研究

以双曲壳结构复合材料为研究对象,利用Block-Lanczos研究分析法对复合材料层合双曲壳结构在温度场下热屈曲行为进行研究,并研究了复合材料层合双曲壳铺层厚度、边界条件、纤维方向等对临界屈曲温度的影响。结果表明:在均匀温度场下复合材料层合双曲壳临界屈曲温度与边界条件、铺层厚度、纤维方向有密切关系并成一定规律分布。通过对复合材料双曲壳结构的热屈曲性能分析,为复合材料结构设计和实际工程应用提供了一种有效的分析及建模方法。     

《搅拌摩擦加工制备GNPs/Al复合材料的微观结构与力学性能》

本文以纯铝为基体，利用搅拌摩擦加工(FSP)制备GNPs/Al复合材料，研究了复合材料基体组织、增强相与界面等微观结构与力学性能，探讨了其增强机理。结果表明，添加GNPs并经FSP后复合材料基体晶粒得到明显细化且晶界由小角度为主转变为大角度为主；FSP制备过程致使GNPs片层一定程度剥离的同时，较大片径的GNPs被破碎而形成众多边缘缺陷，使其易发生Al-C原子扩散，结果在GNPs边缘与基体形成界面过渡；GNPs加入量约1.8vol%时，复合材料的屈服强度和抗拉强度达到72MPa和147MPa，较同等条件FSP的基体分别提高了89.5%和79.3%，理论计算界面载荷传递、Orowan和细晶强化依次是复合材料的主要增强机制；随着GNPs加入量的增加，复合材料屈服强度实验值与理论值的增长趋势一致，且偏差也略有提高，但可能因GNPs在复合材料中的杂乱排布，界面载荷传递强化不能充分发挥，实际的复合材料屈服强度与理论值尚有差距。     

界面对浆料浸渍裂解Cf／SiC复合材料性能的影响

利用强制脉冲CVI工艺在2．5D纤维编织体上沉积C—SiC双层界面，然后通过浆料浸渍裂解方法得到了Cf／SiC复合材料，并考察界面中C层、SiC层厚度变化对Cf／SiC复合材料性能的影响。界面中C层、SiC层厚度变化对浸渍过程影响不大，得到的Cf／SiC复合材料密度基本相当，约2．0g／cm^3。但随C层厚度的增加，强度减小；随着SiC层厚度的增加，强度增加，到达一定厚度后，其强度几乎不变，为290．0MPa。在C层厚度为50nm，SiC层厚度为600nm时，表现出强的非脆性断裂。     

双曲壳结构复合材料的热临界屈曲温度研究（英文）

以双曲壳结构复合材料为研究对象,利用Block-Lanczos研究分析法对复合材料层合双曲壳结构在温度场下热屈曲行为进行研究,并研究了复合材料层合双曲壳铺层厚度、边界条件、纤维方向等对临界屈曲温度的影响。结果表明:在均匀温度场下复合材料层合双曲壳临界屈曲温度与边界条件、铺层厚度、纤维方向有密切关系并成一定规律分布。通过对复合材料双曲壳结构的热屈曲性能分析,为复合材料结构设计和实际工程应用提供了一种有效的分析及建模方法。     

铝/空心微珠复合材料弹性性能的预测研究

根据复合材料的基本原理建立了复合材料弹性模量的本构方程，在这基础上利用有限元的方法预测了空心微珠增强铝基复合材料的弹性模量，并在模拟中考察了空心微珠体积百分比（Vf）、空心微珠壁厚与空心微珠半径的比值（t／R）两个参数对弹性模量的影响。通过将有限元模拟结果与理论计算结果相比较，发现结果具有较好的一致性。由于有限元模型和公式是理想模型，其结果比实验值要高，为此，通过考虑空心微珠增强铝基复合材料的主要缺陷，从而使模拟值更接近于实验值。     

基于能量法的减振器阀片变形研究

根据最小势能原理,结合里兹法,分别推求了均布载荷作用下单个阀片和多个不等径叠加阀片挠曲变形的理论解析式。利用ANSYS有限元软件建立阀片变形的有限元模型,对比验证了任意半径处阀片变形解析值。结果表明:基于能量法推导的阀片变形解析式是正确的,且精度提高到0.2%以内。进一步分析阀片厚度、阀片外半径、挡环半径、叠加阀片数目等关键结构参数对变形刚度的影响规律。研究表明:阀片变形刚度随阀片厚度、挡环半径、叠片数目的增大而增大,随阀片外半径的增大而减小。该解析式及结论可为减振器的仿真、调校及优化设计提供一定的理论依据。     

复合板油底壳拉延成形研究

介绍了复合减振钢板油底壳拉延成形研究的意义,同时针对复合板材料上下两层板在拉延过程中不允许错动的特点,进行了油底壳结构工艺性分析及结构形状优化.在分析、研究材料的力学性能、相对厚度、凹模圆角半径、压边力、拉延筋、毛坯形状尺寸、润滑等关键技术和工艺参数的基础上,确定了油底壳成形工艺方案.通过在模具上实际生产,验证了复合板油底壳拉延成形工艺参数的正确性.     

Calculation of thermal processes in welding thick plates with moving axisymmetric heat sources*

The solution of the heat conductivity problem for moving axisymmetric heat sources in a flat layer (thick plate) is described. Analytical solutions were obtained for heating with moving uniformly distributed annular and circular sources and also volume sources, distributed randomly in the thickness of the flat layer. Quasi-stationary (steady) fields of dimensionless temperature are described. The results of calculations and of experimental thermal cycles in argon-shielded welding of a steel plate are compared.     

Large deflections of a clamped circular plate pressed by a hemispherical-headed punch

A new method of analysis based on the consideration of equilibrium and a physically acceptable displacement field is proposed in this paper to investigate the fully plastic behaviour of a clamped circular plate which is loaded axisymmetrically by a rigid hemispherical-headed punch. The attention is confined to the range of loads for which the central deflection of the plate exceeds the plate thickness, and the effect of the induced membrane forces is duly allowed for in the theoretical framework to obtain a realistic expression for the load-deflection relation in the plastic range. When the central deflection becomes sufficiently large, the deformation of the plate occurs essentially under membrane stresses alone, and the analysis then becomes similar to the one presented earlier by the author for a material that work-hardens isotropically according to the Ludwik power law. Since the considered range of deflections is sufficiently large, the material is assumed to be rigid/plastic, and the work-hardening of the material is disregarded as a necessary first step towards a more general solution. The complete load-deflection relation is presented in a graphical form for the situation where the punch radius is equal to the radius of the plate.     

W骨架/Zr基非晶合金复合材料破片冲击释能特性研究

采用准密封箱冲击超压实验,研究了W骨架/Zr基非晶合金复合材料的在不同冲击速度下和靶板厚度下的冲击释能特性。并根据温度控制含能结构材料冲击诱发化学反应的热动力学理论,拟合了材料反应的表观活化能E_a和反应系数n,分析了材料的热化学反应特性。结果表明,材料冲击超压峰值与冲击速度正相关,其激发反应阈值为766m/左右,在相同速度下,有使破片靶后释能效率最大化的最优靶板厚度,但在8mm厚钢靶范围内,前板厚度对冲击释能特性影响不大。材料冲击激发化学反应的冲击压力阈值P_c=18.37GPa,对应的理论温度阈值T_c=3736.6K。材料反应效率随着冲击压力和击波温度的增加而增加,在40GPa冲击压力范围内,材料并未完全反应,其理论反应效率达到61.5%。     

An Analytical Modified Model of Clad Sheet Bonding by Cold Rolling Using Upper Bond Theorem

In this paper, clad sheet bonding by cold rolling was investigated using the upper bond theorem. Plastic deformation behavior of the strip at the roll gap was investigated, unlike previous methods; distinctive angular velocities are used for different zones in roll gap in present model and absolute minimum of rolling power function is achieved. Rolling power, rolling force, and thickness ratio of the rolled product affected by various rolling condition such as flow stress of sheets, initial thickness ratio, roller radius, total thickness reduction, coefficient of friction between rollers and metals and between components layer, roll speed, etc., are discussed. It was found that the theoretical prediction of the thickness ratio of the rolled product, rolling force, and rolling power are in good agreement with the experimental measurement.     

Q235钢基体表面微晶玻璃功能梯度涂层接触应力的数值模拟

接触应力状态是涂层材料表层破坏、整体分层剥落的重要影响因素。运用有限元软件ANSYS对Q235钢基体表面TiN/LZAS微晶玻璃梯度涂层在法向静载下的接触应力进行了分析,建立了该复合涂层的有限元分析模型,通过比较有限元数值解和Hertz理论解,验证了有限元模型的可靠性,探讨了不同层数和层厚对涂层体系接触应力分布的影响。结果表明:涂层的径向接触应力和Mises应力的最大值均位于接触区域中心处,最大剪切应力位于接触中心附近;涂层层数和厚度对涂层表面径向应力、界面剪切应力和整体Mises应力均有明显影响。模拟分析的结果可以为该复合材料的设计和制备提供一定的理论依据。     

激光冲击悬臂薄板变形的理论分析和实验研究

目的激光喷丸技术是一种利用激光诱导等离子体冲击波产生的力学效应来改善材料的机械性能的表面强化技术,但是在激光喷丸过程中,由于高压冲击波的作用会使薄壁件发生宏观变形,造成零件失效,为了控制激光冲击板料宏观变形过程,因此有必要对激光冲击下板料的力学变形特性进行研究。方法通过对激光冲击载荷作用下悬臂板变形过程的理论分析,建立了板料在激光冲击下的受力变形模型,对激光作用下板料的变形量公式进行了理论推导计算,研究了板料变形量与板料厚度、激光能量等之间的相互关系,并通过单点冲击与多点搭接冲击实验和有限元分析相结合的方式验证了理论公式的准确性。结果依据所建立的板料变形理论计算得到的理论值、实验值和有限元分析结果都较为接近,其中板料变形量对厚度的变化十分敏感,在设定条件下,当板材厚度大于3 mm时,板材变形很小,几乎不产生明显的变形。结论板料变形量随着激光能量和光斑数量的增大而增大,板材的厚度对变形量的影响很大,是设计激光喷丸参数时必须考虑的要素。     

Analysis of Intermetallic Phases Formed on Surface Vapor Oxidized H13 Hot Work Steels in Molten Aluminum

In this paper, the author dipped surface vapor oxidized H13 steel specimens into 700℃ molten aluminum liquid for a certain period of time. Analyze the intermetallic phases formed on the H13 samples surface with optical microscope and X-ray diffraction method. The observation of immersion test sample's cross-section shows that Fe3O4 film will protect die substrate from molten aluminum erosion. The identification of the intermetallic phases reveals that they consist of 2parts, which is named as the composite layer and the compact layer. Further investigations are made in order to know the phase constituents of the 2 layers, they are Al8Fe2Si (outer composite layer), (AlCuMg) and Al5Fe2 (compact layer),respectively. The experimental results show that on the same specimen, a convex surface with bigger radius of curvature is more likely to be molten and the melting loss speed is also faster than a flat and smooth surface. The thickness of compact layer on a smooth surface is much bigger than that of the convex surface. Therefore, the author supposes the compact layer is favorable in stabilizing the die surface material from further melting loss, as their formation on the die surface, the melting loss speed will decrease.