Hot compressive deformation behavior of an in-situ TiB whisker reinforced Ti matrix composite

An in-situ TiB whisker reinforced Ti matrix (TiBw/Ti) composite is fabricated by powder metallurgy technique followed by hot extrusion. Hot compressive deformation behavior of the composite, in which the TiB whiskers were oriented along the extruded direction, is investigated. The results indicate that the hot compressive resistance of the TiBw/Ti composite is higher than that of the unreinforeed Ti, and hot compressive resistance of the composite in the direction parallel to the whisker orientation is higher than that in the direction perpendicular to the whisker orientation. The hot compressive resistance of the composite increases with increasing strain rate and decreasing temperature. With increasing test temperature, the rate of the decrement of the compressive flow stress of the composite is higher than that of the unreinforced Ti. With increasing amount of compressive deformation, more and more TiB whiskers rotate and break during deformation. The rotation of the whiskers is easier at higher temperature, while, at lower temperature it becomes more difficult and whisker breakage becomes much more serious.     

基于细观结构的沥青碎石封层路面力学行为分析

为了认识沥青碎石封层的力学行为与破坏机理,采用有限元软件建立沥青碎石封层细观结构二维有限元模型,分析在竖向荷载作用下封层内部细观结构应力、应变和位移的力学行为特性。分析结果显示：轮迹内侧边缘碎石竖向位移最大,偏转角度最小;相反,轮迹外边缘碎石偏转角度最大,并向两侧逐渐递减。沥青层内的水平应变主要为压应变,轮迹外侧沥青和胶浆层接触面上剪应变最大。黏结层的水平变形、剪切变形均不同程度大于沥青层,黏结层与胶浆层交界处具有最大等效Mises应力,易发生剪切破坏。胶浆层的中心主要为受压变形,胶浆层两侧边缘处主要表现为较高剪切变形。     

几种填料对偏高岭土-粉煤灰基地质聚合物的增强改性

为提高地质聚合物（GP）的力学强度,制备了含钛酸钾晶须、磷酸钙（β-TCP）、羟基磷灰石（HAP）和碳纳米管（CNTs）增强填料的偏高岭土-粉煤灰基GP复合材料,对其进行了抗压强度测试,并且采用了扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪以及热重分析仪分别表征了其微观形貌、结晶形态、化学组成以及耐热性能。研究结果表明,由钛酸钾晶须、β-TCP、HAP和CNTs增强的GP的最大抗压强度分别可达71.97,65.10,70.98,67.02 MPa。比纯GP的最大抗压强度（56.91 MPa）分别提高了26.46%,14.39%,24.72%,17.76%。SEM表征显示,加入增强填料后,GP试样断面裂缝大大减少,结构也比纯GP更密实,这有利于提高GP的抗压强度。此外,2%质量分数的钛酸钾晶须能使GP的热失重率降低22.7%,有效地提高了GP的耐热性能。     

不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能

为研究不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能,对单掺和复掺碳酸钙晶须、聚乙烯醇（PVA）纤维的水泥基材料分别进行电通量试验、电镜扫描观测及基本力学性能试验,分析不同纤维尺度、掺量及复合比例对水泥基材料抗氯离子渗透性能和基本力学性能的影响规律,并基于试验结果给出了多纤维复合增强水泥基材料的氯离子侵蚀深度计算模型。结果表明,不同尺度纤维可在不同结构层次上发挥对水泥基材料的增强作用,使得多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能明显优于单一纤维增强水泥基材料;多纤维复合材料的抗压强度与氯离子侵蚀深度及电通量大致呈反比例关系;当复合材料的抗压强度提高13.6%时,其氯离子侵蚀深度和总电通量则分别降低39.1%和44.7%;建立的氯离子侵蚀深度计算模型,可用于多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透和侵蚀性能评估。     

莫来石基复合材料的显微结构与增韧特性(Ⅰ)——SiCw/莫来石体系

采用溶胶-凝胶工艺合成的高纯莫来石粉及Tokai碳化硅晶须,以热压方法制备了SiCw/莫来石系复合材料。高纯莫来石陶瓷呈现较高的强度和相当高的断裂韧性,添加SiC晶须后其强度和韧性进一步提高。根据显微结构分析认为,桥联和造成裂纹偏转是晶须的主要增韧机制。清除SiC晶须表层的SiO_2,利于其增韧效应的发挥。     

风标式导引头失调角数值计算

以三维Navier Stokes方程为基础 ,用数值模拟的方法对激光制导炸弹风标式导引头 (风标头 )失调角进行了研究 ,得到了与实验基本一致的风标头失调角随马赫数Ma及攻角α的变化规律 .结果表明 :风标头失调角是由于弹体前段对风标头的非对称气动干扰引起的 ;数值模拟方法用于风标头失调角研究有较高的可信度 ,可用于工程设计 .     

超高韧性水泥基材料的制备技术

分别采用活性粉末混凝土（RPC）和渗浇钢纤维混凝土（SIFCON）两种制备工艺,根据水泥基材料结构的多尺度特征,研究了由碳酸钙晶须和微钢纤维复合增强的超高韧性水泥基材料（Ultra-High-Toughness Cementitious Composite,简称UHTCC）的制备技术,测试UHTCC不同配比的抗压强度、抗折强度、抗弯强度以及单轴拉伸性能,采用折压比、韧性指数等多个指标对UHTCC的韧性进行了评价。试验表明：UHTCC的抗压强度、抗折强度、抗弯强度以及延性和韧性都远高于普通钢纤维混凝土,其抗弯强度最高达65.1 MPa、韧性指数I₂₀最高达49.21,单轴拉伸试验时呈现明显的假应变硬化行为,极限拉应变可达4%~8%。相对而言,利用SIFCON工艺制得的水泥基材料韧性更高。     

钛酸钾晶须改性偏高岭土基多孔地质聚合物的制备与性能

为提高多孔地质聚合物的力学强度和隔热性能,分别以双氧水（H2O2）和十二烷基硫酸钠（SDS）为发泡剂和稳泡剂,采用化学发泡法制备了由钛酸钾晶须改性的偏高岭土基多孔地质聚合物材料,对其进行了微观结构表征及性能测试。结果表明,当发泡剂和稳泡剂质量分数分别为2.0%和1.5%时,孔结构分布均匀,总孔隙率最高可达51.6%,平均孔径为0.87 mm,其抗压强度为3.63 MPa;随着钛酸钾晶须质量分数从0.0%增至10.0%时,其最高抗压强度可达4.11 MPa。在钛酸钾晶须质量分数为20%时,其最低导热系数可达0.048 W/（m?K）,相比于空白样,抗压强度提高了13.22%,导热系数降低了80.80%。钛酸钾晶须的引入可以明显提高多孔地质聚合物的抗压强度和隔热性能。     

界面性能对晶须增强树脂基复合材料力学行为的影响

用碳化硅晶须、光敏树脂合成了光固化用树脂基复合材料,并对材料进行了拉伸测试,测试结果表明复合材料的实测拉伸强度与理论值相差较大;在实验的基础上进一步建立了复合材料的界面相模型,采用有限元方法分析了界面性能对晶须增强树脂基复合材料力学行为的影响.结果表明:界面性能对晶须承受轴向应力的影响远大于对树脂基体的影响,晶须界面剪切应力与界面结合强度成正比,晶须端面应力集中系数随界面结合性能的增强而递增.     

The Mechanical Properties of Polyurethane Elastomer Reinforced and Toughened By CaSO_4-Whisker

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｉｓｋｅｒｓａｒｅｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｓｈｏｒｔ ｆｉｂｅｒｒｅｉｎ ｆｏｒｃｅｒｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙａｒｅｓｍａｌｌ (ｆｒｏｍｓｕｂｍｉｃｒｏｎｔｏｓｅｖｅｒａｌｍｉｃｒｏｎｓｉｎｄｉａｍｅｔｅｒ)ｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｆｉｂｅｒｓｗｉｔｈａｈｉｇｈｄｅ ｇｒｅｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ .Ｔｈｅｓｍａｌｌｅｒｔｈｅｗｈｉｓｋｅｒｉｓ ,ｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎｗｉｌｌｂｅ .Ｔｈｉｓｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ…     

PEEK/AS4复合材料微观结构表征

用ICI生产的PEEK／AS4复合材料为样品,采用扫描电镜、光学显微镜和超声检测技术,结合化学浸湿技术,测定了复合材料的微观结构,包括基体树脂聚集态结构和增强材料碳纤维的排列结构,纤维／基体的界面结构和复合材料的物理性能．实验结果表明:该复合材料中碳纤维的体积分数为60％,平均直径为6．9μm,碳纤维排列均匀．碳纤维规整的排列在复合材料中,加强了复合材料中纤维的取向性能,决定了该复合材料的各向异性特征．聚醚醚酮树脂在复合材料中呈现典型的球状结构,这种晶体结构发生在树脂相或纤维表面,导致聚醚醚酮基体和碳纤维之间存在良好的界面结合力．在预浸层模压制成复合材料片材时,可以观察到在邻层之间有一个树脂密度较大的区域,这种现象在(±45)4s复合材料中尤为明显．这些树脂区域在复合材料中可以吸收能量,对复合材料的抗疲劳性能具有很大影响．     

Mechanical Properties and Microstructure of CaSO_4 Whisker Reinforced Cement Mortar

Calcium sulfate whisker(CaSO_4 whiskers), a new type of microfiber material, was used in cement matrix to increase the strength of the cement based composites. Effect of CaSO_4 whiskers on the mechanical properties of the resulting cement mortar was also studied. The results showed that the flexural strength and compressive strength of the mortar specimen was improved as high as 28.3% and 8.5% by incorporating 5 wt% CaSO_4 whiskers. Also, the chemical composition and structural transformation of the hardened cement matrix with CaSO_4 whiskers were identified by X-ray diffraction(XRD) and scanning electron microscope(SEM). Conclusion can be drawn that CaSO_4 whiskers can effectively retard the formation and restrict the coalescence of micro-crack expansion. The interaction mechanism of CaSO_4 whisker on the reinforcement is mainly on three aspects: whisker pullout, crack deflection, and crack bridging. Mercury intrusion porosimetry(MIP) tests have confirmed that for 28 d cement mortar, the harmless pores increased from 9.33% to 10.62%, and the harmful pores decreased from 2.08% to 1.90%. Therefore, the whisker can optimize the pore size distribution of the resulting cement mortar.     

Effect of Calcium Carbonate Whisker on Impact Toughness of Precast Concrete

The impact toughness and compressive strength of concrete added with calcium carbonate whisker are studied.It is found that calcium carbonate whisker can significantly improve the impact energy consumption at failure of 55 ℃ steam cured concrete,but has limited impact on 90 ℃ steam cured concrete.At the same time,SEM,XRD and LF-NMR were used to study the micro morphology,hydration product components and pore structure of the concrete,and the mechanism of the influence of calcium carbonate whisker on the impact toughness and compressive strength of concrete was analyzed.     

惯性元件的失准角分离技术研究

针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误差、夹具误差和失准角误差进行了误差分离.针对加速度计失准角的测试,设计了简易的测试方法,有效分离了加速度计的失准角以及夹具体的安装误差.对一个半球谐振陀螺仪和一个石英加速度计的失准角进行了实测,标定精度达到角秒级,验证了采用误差分离技术的测试方案的正确性,提高了失准角测试精度.     

09CuPTiRE钢动态再结晶的热模拟实验与有限元模拟

以热模拟实验为基础，建立09CuPriRE钢的动态再结晶模型．应用有限元软件DEFORM模拟热压缩变形并提取模拟信息，编程实现动态再结晶体积百分数分布的可视化．模拟结果表明，增大变形量、提高变形温度以及减小变形速率，都能促进动态再结晶发生，其中变形量及变形温度影响显著．这与实验曲线反映的特征相符，从而证明了模型及模拟的有效性．     

AZ81E镁合金的高温流变应力模型及热加工图研究

在应变速率为0．003—3．0s^-1、温度为340～430℃的变形条件下,采用Gleeble-1500热模拟机对AZ81E镁合金进行高温热压缩变形特性研究。结果表明：流变应力随变形温度的升高和应变速率的降低而减小,峰值应力随温度的降低和应变速率的升高向应变较大处转移,进入稳态阶段的临界应变明显增大。结合Arrhenius方程并引入Zener-Hollomon参数,构建AZ81E镁合金的高温流变应力模型,其平均变形激活能为166．15kJ／mol。根据材料动态模型,计算并分析AZ81E镁合金的热加工图。利用热加工图确定热变形的流变失稳区,获得试验参数范围内的热变形过程最佳工艺参数：热加工温度范围为380～420℃,应变速率范围为0．01～0．03S^-1.     

三维连通网状SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料单轴压缩性能研究

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对三维连通网状SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料进行不同应变率下的动态压缩实验,并与准静态压缩实验结果比较.利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了复合材料的相组成和断口形貌.结果表明:在压缩条件下三维连通网状SiC陶瓷/Zr基非晶复合材料的断裂发生在弹性变形阶段,断裂前几乎观察不到塑性变形;复合材料的准静态压缩强度达到了1 270 MPa,高于在动态压缩中的断裂强度1 100 MPa.试样发生纵向劈裂和剪切断裂,准静态下试样形成的破片数量较多,动态加载条件下试样破碎成数量较少的较大块体.三维连通网状SiC陶瓷断口形貌为层片状、台阶式的解理断裂,非晶合金发生粘性流动,在变形过程中形成脉状花样,在高应变率加载条件下,非晶热软化严重,断口形貌复杂多样.     

耐碱玻璃纤维ECC复合材料受压应力–应变关系

为研究耐碱玻璃纤维工程用水泥基复合材料（耐碱玻璃纤维ECC）的抗压性能及应力-应变关系，对33组高性能水泥基材料试件进行了轴压性能试验，分析了纤维掺量、纤维长度及水灰比对耐碱玻璃纤维ECC的受压性能及应力-应变关系的影响，提出了耐碱玻璃纤维ECC受压应力-应变关系计算模型。结果表明，掺入耐碱玻璃纤维可以明显改善水泥基材料在单轴受压状态下的抗裂、受力和变形性能；耐碱玻璃纤维ECC试件抗压强度和变形能力的提升程度与纤维掺量、纤维长度及水灰比有关；随着纤维掺量和长度增加，耐碱玻璃纤维ECC试件的抗压强度和变形能力大致呈递增趋势，但掺量过多会因“团聚”现象明显导致试件抗压强度降低；水灰比主要影响试件的抗压强度，水灰比越大，抗压强度越小；当纤维质量掺量为6.5%、纤维长度为18mm及水灰比为0.32时，碱玻璃纤维ECC的综合力学性能相对较优，其抗压强度和变形能力分别可提升25.6%和88%；提出的应力-应变关系模型的计算值与试验值吻合较好，可用于描述耐碱玻璃纤维ECC的受压破坏全过程。     

硼酸铝晶须增强铝复合材料的电化学腐蚀行为

通过对不同扫描速率下电化学极化曲线的测试,研究了3种晶须体积分数的硼酸铝晶须增强纯铝基复合材料在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,并利用扫描电子显微镜观察了经极化处理后,复合材料表面的微观组织形貌.研究结果表明,随晶须体积分数的增加,复合材料阳极钝化区域逐渐减小,且相应复合材料表面被腐蚀程度也显著增加,即随体积分数的增加,复合材料发生腐蚀的敏感性逐渐增加.对同种晶须体积分数的复合材料而言,随扫描速率的提高,复合材料阳极极化曲线中钝化区域明显增大,从而表明在较高的腐蚀速率下,复合材料更易于钝化.     

基于偏好多目标优化和遗传算法的输电网架重构

提出一种基于偏好多目标优化和遗传算法的输电网架重构方法,考虑对于不同优化目标的偏好,制定网架重构方案。计及系统中机组、线路以及负荷的影响,提出3个评价指标作为优化目标,构建一个偏好多目标优化模型。考虑到所建优化模型的偏好性和离散性,提出一种基于偏好的非支配排序遗传算法。提出基于偏好的支配关系、种群规模控制技术以及重复个体过滤技术,用于提高算法的效率,获得解数目可控的偏好Pareto最优解集。仿真结果表明,所提模型能够有效平衡网架重构的不同影响因素,所提算法对于网架重构优化问题有较高的求解效率。