颗粒增强复合材料有效弹性模量的预报

用细观力学的方法对陶瓷颗粒增强金属基复合材料进行研究,把材料简化为三相模型,陶瓷粒子和基体壳简化为椭球形二相胞元,用Mori-Tanaka法建立二相胞元的刚度预报模型.结果表明,二相胞元为横观各向同性,具有5个独立的弹性常数.据二相胞元方位的随机性,由应力应变换轴公式和物理方程确定复合材料的平均应变,进而得到复合材料的等效弹性模量和等效泊松比以及等效刚度模量的理论计算公式,并通过对所建模型的分析,确定各参量与陶瓷颗粒含量之间的关系.     

高体积分数比金属颗粒增强树脂基复合材料弹性模量预测

为研究高金属颗粒增强树脂基复合材料的力学性能,基于细观力学理论和细观有限元法预测了该复合材料的弹性模量。首先,制备了复合材料的标准试样,通过单轴拉伸试验测试了其宏观弹性模量,并观测了试样的微观特性。其次,采用基于细观力学理论的Voigt、Reuss、Mori-Tanaka和广义均值法预测了复合材料的弹性模量。然后,根据试样微观的粒径统计结果,采用高斯分布规律确定了金属颗粒粒径的级配及其数量,采用Python语言编写了颗粒随机投放程序,基于Abaqus平台构建了由颗粒、树脂基体以及界面组成的二维代表性体积单元（Representative Volume Element, RVE）有限元模型。最后,通过理论计算和有限元数值模拟预测了高金属颗粒增强树脂基复合材料的弹性模量。分析结果表明,广义均值模型和有限元模型预测的弹性模量与试验测试结果误差较小,复合材料弹性模量随金属颗粒的增大而增大。     

复合材料剪切弹性模量G23的修正公式

为确保梁在简支处及集中载荷处挠度的一阶导数连续，引入两个广义位移ω（ｘ）和ψ（ｘ），并建立其平衡方程，解此微分方程，得到与试验相吻俣的Ｇ２３修正公式。     

改进算法的三维通用单胞模型及其应用

基于应力为未知量的二维通用单胞模型改进算法在保证计算精度的前提下,可以提高计算效率,本文把该方法推广到三维,并利用该三维模型计算了颗粒增强复合材料力学性能。计算结果表明,该模型能够较准确的预测颗粒增强复合材料以及复杂随机纤维分配复合材料弹性系数及其对称性,并且随着划分子胞数目的增加,预测的弹性系数对称性越明显;同时,计算得到的剪切模量与E/(2(1+μ))比相对其它弹性系数比的误差大。     

基于网络交织复合材料预测泡沫铝／环氧树脂复合材料的有效弹性模量

为使泡沫铝孔隙中填充其它材料形成的新型复合材料的有效弹性模量得到定量预测,根据网络交织复合材料的细观力学胞元法,建立了泡沫铝／环氧树脂复合材料的有效弹性模量模型,并进行了预测。结果表明：该模型预测结果与试验结果基本吻合,证明了所建立模型的正确性。     

三维四向编织复合材料有效弹性模量的预测

应用细观力学方法对三维编织结构复合材料的有效弹性模量进行预测。选择平均法 (SAM)综合了刚度平均和柔度平均的特点 ,在代表单元内进行等应变、等应力假设。本文沿用并发展了这一方法 ,将其应用于三维四向编织复合材料有效弹性模量的预测。预测结果在理论解上下限内 ,并与实验值吻合很好。     

基于数字图像处理和有限元预测纳米颗粒增强聚合物基复合材料的弹性模量

运用数字图像处理技术,对有机粘土纳米颗粒增强聚丙烯复合材料的微观形貌进行处理,获取有机粘土纳米颗粒的形状及其在聚丙烯基体中的分布情况,进而建立充分反映其微观结构的二维代表体积元(RVE)模型;对该模型用有限元方法进行拉伸模拟,通过计算模型的平均应力和应变,预测了复合材料的弹性模量,并对其内部的应力和应变分布进行了分析。结果表明:弹性模量的计算结果与试验结果差异较小,验证了借助数字图像处理和有限元分析技术预测纳米颗粒增强聚合物基复合材料弹性模量是可行的。     

三维编织复合材料几何建模及有效弹性模量预报

重点介绍了三维四向编织复合材料的有效弹性模量预报方法,将三维四项编织复合材料的单胞划分为一些矩形的体单元,然后利用高斯积分点处的材料参数计算单元的刚度矩阵,最后由单元的刚度矩阵形成单胞的整体刚度矩阵,进而对三维四项编织复合材料的有效弹性模量进行预报。     

复合材料纵向弹性模量疲劳衰减规律研究

研究了载荷大小和铺设角度对疲劳载荷作用下复合材料的纵向弹性模量连续衰减规律产生的影响,由此构建了一个量化描述模型,对材料纵向弹性模量的衰减进行预测。为验证模型的合理性,设计了一套通过测量不同单向板应力应变关系来获取材料纵向弹性模量的疲劳试验方案,并对一系列不同铺设角的碳纤维复合材料单向板进行了大量疲劳试验。分析结果表明,所构建的衰减模型较合理地描述了复合材料纵向弹性模量的疲劳衰减规律。     

TiCx/NiAl复合材料界面纳米硬度与弹性模量分布

对C、Ti比x分别为0.6,0.75,0.8和0.9的四种不同TICx/NiAl复合材料进行扫描电镜研究,发现陶瓷颗粒随着C、Ti比的增加而变小,并且Ti元素向金属相存在较强的扩散,而Ni和Al元素几乎没有向陶瓷相中扩散,扩散形成了两相界面处直接的原子结合,提高了复合材料相界面结合的强度和韧性。利用纳米压痕技术得出材料相界面附近的纳米硬度H和弹性模量E呈连续梯度分布,C、Ti比为0.75的复合材料相界面处的纳米硬度和弹性模量值较大。     

基于弹性模量变化的3D-C/SiC复合材料疲劳损伤演化

三维碳纤维编织体增强碳化硅陶瓷基复合材料(简称3D-C/SiC)是一种新型的超高温结构材料,但对其疲劳损伤演化规律尚不清楚。采用应力比为0.1、频率为60 Hz的正弦波,在室温下对3D-C/SiC复合材料进行拉—拉疲劳试验,用共振法测试试样在疲劳过程中的弹性模量,并以En/E0为损伤参量,对3D-C/SiC复合材料的疲劳损伤进行表征。结果表明,En/E0随循环周次的变化可分为迅速降低、缓慢降低和陡然下降三个阶段,弹性模量的大部分衰减发生在第一阶段。不同疲劳应力下,以En/E0表征的损伤临界值约为0.72。提出以En/E0表征的疲劳损伤演化模型及疲劳寿命表达式,同时得到实验验证。     

一种基于增量元模型方法的全局优化算法

针对复杂仿真模型的全局优化问题,提出一种基于增量元模型方法的全局优化算法。首先,分析了现有增量拉丁超立方采样方法新增点数量难以控制以及其数值必须为原采样点数量的整数倍的缺陷,在此基础上利用减法规则思想改进了增量拉丁超立方采样;其次,将改进后的增量拉丁超立方采样与径向基函数的增量更新方法相结合,提出了一种全新的高效全局优化算法;最后,将该算法应用于压力容器的优化设计,计算结果证明了该方法的实用性与工程有效性。     

基于元模型的产品全生命周期信息模型研究

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在分析产品元数据语义关系的基础上,从结构层、过程层和表达层描述了全生命周期信息模型,提出了基于属性、约束和操作表达的信息模型,分析了元模型扩展机制与领域模型建立方法,并以汽车减震器为例,阐述了信息模型的建立方法与应用。

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颗粒增强金属基复合材料的制备进展

介绍颗粒增强金属基复合材料的常用制备工艺,分析各种制备方法的优缺点;论述对颗粒增强金属基复合材料制备技术研究的难点,并展望金属基复合材料的发展。     

颗粒增强SiCp/Al复合材料的振动切削特性研究

通过实验对超声振动切削金属基复合材料的特性进行研究 ,为复合材料的高效加工提供理论依据。     

基于MBD的复合材料制造模型构建

为实现基于模型定义技术在复合材料数字化制造中的应用,结合复合材料结构的成型工艺特点,提出一种基于MBD的复合材料制造模型构建方法。首先根据复合材料结构成型过程中的典型状态,将复合材料制造模型进行阶段划分;然后对各个阶段的模型组成信息进行分析并给出基于MBD的数字化定义;最后给出了复合材料制造模型的应用方案。基于MBD的复合材料制造模型将复合材料结构的设计、制造和检验过程紧密集成,将进一步提高企业的复合材料数字化制造能力。     

SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损机制研究

SiC颗粒增强铝基复合材料是一种性能优异的高速摩擦材料,作为刹车材料必将在陆上运输领域得到广泛应用。但SiC颗粒增强铝基复合材料的摩擦磨损性能强烈地依赖于实验条件和制备工艺。综述了各种因素对SiC颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损性能的影响,总结了SiC颗粒增强铝基复合材料摩擦磨损机制,并指出了SiC颗粒增强铝基复合材料需进一步深入研究的问题及新的研究方向。     

颗粒阻尼的回归分析研究

利用回归设计的方法对颗粒阻尼进行二次回归正交组合试验,建立了其减振特性的非线性回归模型,并通过试验验证了该回归模型的正确性。分析得到颗粒阻尼减振特性与主要参数之间的关系,并利用非线性优化的方法对颗粒阻尼的参数进行了优化设计。     

复合材料瓦面推力轴承弹性模量的研究

对复合材料瓦面推力轴承表面弹性层进行了不同温度下的整体加压和局部加压测试试验,在测得弹性层的压缩弹性模量的基础上,给出了理论弹性模量和计算弹性模量的定义,研究了载荷和温度对弹性模量的影响规律及弹性模量的取值范围,提出了以弹性层压缩弹性模量作为轴瓦整体压缩弹性模量的观点.所得结果可用于轴瓦结构设计、润滑参数计算及瓦面修形.