纳米组织Zr-4合金氧化膜中应力应变研究

研究纳米组织与普通粗晶组织Zr-4合金在400℃水腐蚀过程中氧化膜内应力的演变特征。结果表明,纳米基底上形成的单斜相ZrO2(m-ZrO2)和四方相ZrO2(t-ZrO2)的微观应变值,比普通基层上形成的m-ZrO2和t-ZrO2相的微观应变值大,160d时普通基底上t-ZrO2相的σ值约为1200MPa,而在纳米基底上的t-ZrO2相的σ值则为1900MPa,说明表面纳米化处理后Zr-4合金氧化膜内,氧化膜/金属界面(O/M界面)处所受的压应力比普通组织的O/M界面所受的压应力大。纳米化后均匀细小的晶粒尺度以及高的压应力,有利于在O/M界面处形成一层具有保护作用的致密的腐蚀产物膜(t-ZrO2层),从而改善Zr-4合金的抗腐蚀性能。     

BCC和FCC三维纳米单晶固体的拉伸剪切破坏

建立原子尺度模拟三维立方晶格纳米单晶金属固体力学行为的物理模型,基于修正的镶嵌原子势,采用分子动力学方法分析面心立方晶格(FCC)镍和体心立方晶格(BCC)α-铁三维纳米单晶固体在拉伸和剪切载荷作用下的变形破坏,得到两种不同立方晶格三维纳米单晶固体的力学性能,与实验现象和结果吻合。研究表明晶格结构影响纳米晶固体的拉伸变形机制,FCC纳米单晶固体的拉伸变形以定向滑移为主,拉伸破坏存在短暂屈服阶段,有明显弹性模量软化现象;BCC纳米单晶固体的拉伸变形出现原子堆垛,存在较长屈服阶段,延性高于FCC纳米固体,而弹性模量小于后者。FCC纳米单晶固体的剪切模量小于拉伸模量,剪切强度小于拉伸强度,BCC纳米固体则相反。     

单晶铝孔洞生长的分子动力学模拟

用分子动力学方法模拟不同晶向单轴加载过程中,单晶铝中微纳米孔洞(约1.6 nm)的生长及周围区域的变形过程。为研究晶向对孔洞生长的影响,对具有相同初始孔洞体积分数的两个晶向进行拉伸加载,并对不同温度影响进行研究。结果表明:A晶向(x-[100],y-[010],z-[001])的形变机制主要是{111}晶面部分位错引起的堆垛层错,B晶向(x-[-110],y-[111],z-[11-2])主要是位错的移动与堆积;B晶向比A晶向的位错成核应力大;B晶向屈服应力比A晶向对温度敏感。     

固体发动机中应力释放罩的结构功能

采用粘弹性不可压增量有限元法,研究了应力释放罩对固体发动机的结构完整性和内弹道性能的影响。结果表明,应力释放罩虽然在降推进剂内孔中段表面的应变强度方面作用有限,但是能够显著降低包覆层/推进剂界面的应力水平而利于保持发动机的结构完整性,同时也能够减缓推进剂端部的冲击变形而利于稳定发动机的内弹道性能。     

火炮扭力轴的预扭应力计算方法

根据火炮扭力轴的预扭工艺过程，分析了预扭应力的形成机理，提出了预扭应力计算方法，利用弹性力学理论建立了应力方程、应变方程、静力平衡方程和边界条件，确定了应力函数和应变函数，计算出了扭力轴的预扭应力。计算结果可用于扭力轴应力及疲劳强度分析。     

纳米燃烧催化剂在固体推进剂中的应用研究

综述了纳米燃烧催化剂在固体推进剂中的应用研究, 重点介绍了纳米燃烧催化剂的制备、对固体推进剂组分(RDX、 AP、 NC/NG等)热分解的催化作用及其对固体推进剂燃烧性能的催化作用研究情况, 并对纳米燃烧催化剂今后的研究方向进行了展望.     

国外关于纳米级固体推进剂材料的研究

介绍了2l世纪美国等国家关于纳米材料的研究计划以及国外关于纳米级固体推进剂材料的研究进展。重点介绍了纳米级固体推进剂材料之一——纳米金属材料在固体推进剂中的应用研究。     

固体推进剂用纳米燃烧催化剂制备研究新进展

综述了固体推进剂用纳米燃烧催化剂制备方法的最新研究进展,讨论固相反应法、电解法、水热法、沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法制备纳米粒子的优缺点,指出了固体推进剂用纳米催化剂制备研究中存在的问题,今后纳米燃烧催化剂制备方法发展的方向及研究重点： （1） 发展和完善现有制备工艺,寻求适合工业化生产的高效、廉价制备途径;（2） 深入地研究纳米结构和性质以及制备机理;（3） 纳米催化剂表面改性和修饰技术研究;（4） 推进剂用绿色纳米有机催化剂、含能纳米有机催化剂,以及由一些新型碳材料比如碳纳米管、C60等制备的复合纳米催化剂.     

纳米铝粉在固体推进剂中的应用研究

采用与常规铝粉相比较的方法,考察了不同类型纳米铝粉的活性铝含量与燃烧热值,并对含纳米铝粉推进剂的燃烧性能、能量性能进行了测定.结果表明,纳米铝粉自身的能量性能要劣于常规铝粉,亦不能改善推进剂的能量性能,但纳米铝粉有利于提高推进剂的燃速,并降低燃速压强指数.     

微纳米铝粉的氧化动力学研究进展

微纳米铝粉发生氧化反应是其放热释能和老化失活的重要途径,分子动力学和反应动力学是阐明铝粉氧化反应的微观机制,为定量水平描述氧化反应进程提供了必要手段。按照反应体系的类型,将铝粉的氧化反应分为铝-氧、铝-水以及铝-其他氧化物反应体系,综述了近年来分子动力学和反应动力学在上述反应体系中的进展,对铝粉氧化动力学的机制及氧化壳层、粒径、原子扩散速率、温度和氧浓度等关键影响因素进行了讨论,展示了分子动力学和反应动力学方法在铝氧化行为研究中的灵活性和有效性。在此基础上,针对不同氧化反应体系亟待解决的重要问题进行了分析和展望,提出未来重点需解决多因素作用下的氧化动力学、铝-水(气态)反应动力学,以及深化铝-其他氧化反应动力学研究等问题。     

单晶铝裂纹扩展机制的分子动力学研究

运用分子动力学方法,模拟原子尺寸下中心和边缘裂纹模型的裂纹扩展的微观机理以及温度对裂纹扩展的影响,以单晶铝作为研究对象,采用EMA势计算原子之间的相互作用。模拟结果表明,低温时边缘裂纹模型的屈服应力大于中心裂纹的屈服应力,随着温度的升高,中心裂纹的屈服应力大于边缘裂纹的屈服应力。     

多晶锗塑性切削机制和力学特性的仿真研究

为探究多晶锗纳米尺度的塑性切削机制和力学特性,采用分子动力学方法(MD)模拟金刚石刀具纳米切削多晶锗过程,对材料的晶体结构,位错分布及演变,应力传导和切削力波动规律进行详细分析;并研究不同切削参数对加工过程的影响。结果表明:晶体结构的非晶转变和晶界与晶体滑移,位错等缺陷相互作用,导致切削力周期性波动;切削过程中非晶体区沿晶界扩展,但晶界阻碍非晶体区跨晶界扩展;位错仅存在晶界附近,而位错类型和数量随晶界处的原子运动和破坏程度发生改变,材料塑性去除主要由晶粒内部的非晶转变和晶界的位错运动所致;晶界的等效应力比晶粒大,分布和传导方向与非晶体原子的一致;切削速度增加使切削区温度上升、应力和切削力减小;切削深度增加易使缺陷原子数量上升,位错线长度降低。通过Diamond结构多晶的研究结果证实多晶锗切削仿真的正确性。     

药型罩材料技术基本要素探讨

总结了药型罩材料技术的四个基本要素,即密度、声速、物理对称性和几何对称性。对四个基本要素进行了理论分析,论述了四个基本要素对使用性能的影响,阐述了在选择药型罩材料及其制作工艺时应遵循的原则。     

圆筒平盖封头压力管的应力数值分析

根据有关理论在某圆筒平盖封头压力管受内压作用时 ,对其两大组件 (平盖封头和内压圆筒 )中的应力分布进行了理论计算 ,也对整个结构 (包括焊接区 )进行了不同载荷下应力分布的数值计算。分析了各组件和焊接区的应力分布、可能的失效区域以及失效载荷。     

装甲钢中的夹层材料对抗弹性能的影响

利用一维Hopkinson压杆实验装置和模拟穿甲实验研究了 4 3ПCM装甲钢中间放置聚脂、橡胶、有机玻璃和纸板后界面的冲击波特性和复合装甲结构的抗弹性能。结果发现 ,所放材料可以降低穿过界面的冲击波的强度 ;在装甲钢中放置这些材料后会降低装甲钢的抗弹性能     

退火条件对铁基非晶薄带压应力阻抗效应的影响

用单辊法制备宽3.2 mm、厚25μm的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶薄带,利用4294A型阻抗分析仪测试非晶薄带的应力阻抗效应。结果表明:随着频率的升高和压应力的增大,非晶薄带的应力阻抗效应增强;与淬态非晶薄带相比,退火可以改变非晶薄带的应力阻抗效应,经300℃×2 h退火的非晶薄带的应力阻抗效应最强,测试频率为90 MHz,测试压应力为1.05 MPa时,淬态非晶薄带的应力阻抗效应为1.42%,经300℃×2 h退火的非晶薄带的应力阻抗效应达2.07%。     

20Cr材料的应力应变关系研究

针对超高压容器常用材料20Cr,首先提出了一种新型的应力应变关系。通过严格的数学证明,表明该关系比别的关系更接近于自增强超高压容器的实际工作情况,介绍了确定该新型关系的方法。通过对误差的分析,说明由一般的拉伸曲线求解该新型应力应变关系的可行性及可靠性。     

减载材料对弹载器件抗高过载能力影响研究

采用基于Total Lagrangian方法的三维黏弹性大变形增量本构关系,运用有限元方法对高过载环境下弹载器件在发射过程中的等效应力进行数值模拟计算。分析减载材料力学特性及减载材料厚度对作用在弹载器件上等效应力的影响。结果表明：选择减载材料应选择泊松比较高的材料及其弹性模量能够使作用在弹载器件上的最大等效应力较低的材料;选择减载材料厚度应考虑既能满足作用在弹载器件上的最大等效应力较低、又能满足任务设备结构设计要求。     

基于ANSYS航空层合玻璃的热应力分析

基于ANSYS对航空层合玻璃的热应力进行仿真分析,讨论不同组分材料(聚碳酸酯PC、聚氨酯胶片PU和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA)和不同厚度层合玻璃的热应力变化。结果表明,在不同温度下VON MISES应力的最小值出现在PC外侧,最大值出现在PC和PU的胶结处。X方向应力最小值为负值,且位于两层合材料的胶结中心处,最大值位于两层合材料的胶结边缘处。Y方向应力最小值和最大值均位于PU的边缘胶结处,其它位置应力几乎没有变化。     

基于纤维拔出理论的复合材料力学性能的研究

在纤维拔出理论基础上,采用有限元软件建立微元平面分析模型,模拟研究了试样沿纤维方向与沿垂直纤维方向拉伸破坏的过程,探讨了试件在两种工况下的破坏机理。在此基础上,结合以弹性力学为基础推导而成的力学参数公式,得到试件的弹性力学参数,并应用模态分析方法,证明了所得试件弹性力学参数的正确性。在试件沿纤维方向拉伸的工况下,通过改变纤维半径与树脂厚度,继而改变纤维体积分数,探讨了试件破坏应力、弹性模量与泊松比随玻璃纤维体积分数变化规律。