胶粘结薄壁空心球结构的压缩力学行为研究

以乒乓球为基本单元,对胶粘结薄壁空心球之间的连接颈进行简化,通过实验和有限元数值模拟研究了薄壁空心球两球列结构的压缩力学行为。实验结果证明了有限元模型的有效性。然后利用有限元数值方法研究了薄壁空心球以及连接颈几何、材料等参数对结构力学行为的影响。研究结果表明:(1)两球列结构中变形球经历了弹性变形、轴对称屈曲、形成非轴对称多边形、向轴对称模式转变四个阶段;(2)结构的弹性模量和屈服应力均随着空心球壁厚、连接颈半径、中心厚度以及空心球材料的弹性模量、屈服极限的增大而增大;(3)结构发生自接触行为时的应变随着连接颈中心厚度和半径的增大而增大。     

泡孔微结构对弹性泡沫材料宏观压缩力学性能的影响分析

弹性泡沫材料是一类典型的非均质多孔材料,其宏观力学特性取决于基体材料特性和细观组成。通过构造一系列泡孔规则分布、朝向随机的椭圆形泡孔模型,以及随机分布圆形泡孔模型,采用有限元方法分析了弹性泡沫材料细观变形机制,以及泡孔形状、泡孔分布以及孔隙率等因素对弹性泡沫材料宏观压缩力学性能的影响规律。细观力学模型计算结果表明,弹性泡沫材料的单向压缩应力—应变曲线表现出泡沫材料共有的三阶段变形特性;与椭圆形泡孔模型相比,圆形泡孔模型具有较长的压缩平台段和稳定的力学性能;制备规则分布的球形泡孔结构是弹性泡沫材料微结构设计的优选方案。研究结果可用于指导弹性泡沫微结构设计。     

砂带磨削中的空心球体磨料及其应用

<正>1空心球体磨料（HBA-HERESIT）的组 成 普通砂带涂附材料与空心球体涂附材料之间存在一定数量关系。例如,对布基或纤维基材的普通砂带,其每平方厘米上可涂附P150（平均直径约100μm）的磨粒10~4颗;而HBA砂带每平方厘米上可接受100颗空心球体,每颗空心球体直径为1mm,球壁上可容纳295颗磨粉,故每平方厘米上可接受2.95×10~4颗磨粒。对一条50×350（mm）的普通砂带可涂附P150的有效切削磨粒1.75 ×10~7颗。而相同尺寸的HBA砂带上,可涂附5.1625×10~7颗,其锋刃露出表面,沿空心球壁走向排布。另外,磨料在涂附表面上的切刃密度也不一样。普通砂带密植砂为100％,而HBA破带的相同条件下为31.4％（图1）。     

基于Voronoi模型的钽材料孔隙率与弹性模量辨识

多孔材料的弹性模量辨识,是研究多孔材料力学性能的重要部分。采用三维Voronoi随机分布模型,研究了多孔钽在准静态载荷作用力下的力学性能。建立给定孔密度下的Voronoi随机分布模型,并以梁单元的形式构建有限元模型,通过改变梁单元直径构造同一微结构下的不同孔隙率模型,进行有限元力学分析,辨识不同孔隙率下多孔模型的等效弹性模量。对实验结果数据进行分析,验证所辨识多孔模型等效弹性模量与孔隙率关系,与实验结果一致。     

烧结-脱溶工艺制备多孔铜的压缩行为

利用烧结-脱溶法制备出了多孔铜材料,并通过形貌观察和压缩试验对其孔结构和力学性能进行了表征.结果表明:以工业纯铜粉末和尿素颗粒为原材料,经过压实、烧结和脱溶处理,可获得具有开孔结构、孔隙率60%～80%、孔径100～400 μm的多孔铜.该材料压缩应力与其密度直接相关,与孔径没有明显的关系.随密度增加(即孔隙率下降),压缩屈服强度和流变应力上升;随孔径变化,压缩应力-应变曲线变化不明显.     

基于选择性激光熔化制备多孔钛结构的设计及分析

通过设计和有限元分析,确定与骨头硬组织兼容的多孔钛参数,并采用选择性激光熔化技术制备多孔结构,为与骨头匹配的多孔结构的设计提供力学实验数据和理论参考依据。通过运用三维软件SolidWorks,设计截角八面体多孔结构,利用有限元分析软件ANSYS模拟应力、应变,确定能承受载荷的结构参数。通过分析确定与骨头力学性能匹配的截角八面体多孔结构的臂径为400μm,孔径为750~1000μm。定量改变模型的参数,多孔结构的实际弹性模量随孔隙率的提高而降低;棱径不变,多孔结构模型的最大应力随着理论孔隙率的增加而增大。     

超弹性多孔β相Ti16Nb4Sn合金的制备及其性能

采用低压烧结工艺制备了多孔Ti16Nb4Sn合金,研究了烧结温度对合金的孔隙形貌、组织结构以及力学性能的影响,揭示了烧结温度对孔隙形成以及力学性能影响的机理。结果表明:1 050℃烧结制备的多孔Ti16Nb4Sn合金的孔隙率较低,闭孔较多,孔径较小(0～50μm),呈离散状分布,组织以β相为主,含有少量α″相,合金具有超弹性;1 380℃烧结制备的多孔合金孔隙率较高,开孔度也较高,孔径分布在50～300μm之间,呈网状分布,无明显各向异性,组织基本由β相组成,与1 050℃烧结制备的多孔合金相比,强度较高,但是超弹性较差。     

高温发汗润滑多孔材料基体强度的计算模型

基于高温发汗润滑多孔材料基体厚壁均质有序孔结构的特征,以薄壁蜂窝状结构为基础,引入表征其特征参数值入,构建了新的多孔材料强度计算模型,推导出可在较宽参数范围内计算厚壁均质孔材料相对密度和孔隙率对其基体强度影响的表达式;并以金属陶瓷为材料基体骨架,计算了不同孔隙率材料的抗压强度,计算结果与传统多孔陶瓷材料经验公式理论值的一致性表明建立的计算模型具有较宽的工程适应性.在此基础上得出材料弹性模量随孔隙率的增大而减小,且当孔隙率小于0.6时,材料弹性模量减幅较大;材料泊松比随孔隙率的增大而增大,且当孔隙率大于0.4时,泊松比的增幅明显变大.     

蜂窝纸板冲击压缩的试验研究和有限元分析

环境湿度和几何参数对蜂窝纸板的力学性能具有重要影响。应用试验方法和有限元技术研究和分析蜂窝纸板的动态冲击压缩过程,研究不同湿度下不同厚跨比的蜂窝纸板的冲击承载能力和能量吸收能力。单层瓦楞原纸和双层蜂窝胞壁的弹性模量和屈服强度均随湿度的增加呈指数下降,纸管胶粘合后的双层蜂窝胞壁的弹性模量和屈服强度明显高于单层瓦楞原纸。试验和有限元分析均显示蜂窝纸板冲击压缩过程与金属蜂窝板冲击压溃过程类似,是一个从顶部到底部的渐进规律叠缩压溃过程。当环境湿度增加和厚跨比减少时,蜂窝纸板冲击压缩时的初始峰值应力、平台应力和吸能性能均明显下降。给出的不同环境湿度下不同厚跨比的蜂窝纸板冲击压缩能量吸收曲线对产品缓冲包装设计有重要的参考价值。     

基于变长度悬臂曲梁的金属橡胶材料本构模型

依据金属橡胶材料细观结构变形的主要特征,对金属丝螺旋卷的空间位形、接触模式进行分析。提出基于变长度悬臂曲梁的单匝螺旋卷细观结构单元,结合接触作用模型,从材料的微元体出发推导承受压缩载荷金属橡胶材料的本构模型。该模型包含金属丝直径、弹性模量、螺旋卷直径、材料相对密度等基本的材料结构参数,从理论上解释金属橡胶材料力学特性的物理本质。通过圆柱形和长方形两种不同外形金属橡胶试件对所建模型进行试验验证,结果表明理论计算和试验数据吻合较好,说明该模型能够描述金属橡胶材料在加载和卸载阶段的力学行为。为进一步研究金属橡胶材料的力学特性,指导金属橡胶产品的设计提供理论依据。