含缺陷高压管道复合材料补强有限元模拟

针对输气管道存在缺陷时容易引起气体的泄漏,利用高压管道复合材料补强力学模型,用有限元方法计算了在不同管道尺寸、厚度、缺陷面积和缺陷深度下用复合材料补强的最小层数,并绘出了补强厚度与缺陷面积和深度的关系图。计算结果表明,在极限输送气压下,缺陷深度和面积是决定补强层数的主要因素。     

复合材料缺陷的脉冲热成像有限元模拟研究

针对脉冲红外热成像对复合材料的无损检测能力问题,利用有限元数值分析法模拟了脉冲加热红外成像无损检测过程。建立了"在复合材料上表面施加不同的热流边界条件",而在其下表面施加自然对流换热边界条件的有限元模型,研究了不同复合材料内部缺陷对材料表面温度分布产生的差别,具体研究了脉冲形状、脉冲加热时间、缺陷类型等因素对含有平底孔缺陷复合材料表面温差变化和对比度变化的影响。研究结果表明,缺陷深度越浅且越大,表面温差和对比度会越大;而热流量越大,表面温差越大,但对比度不变。该有限元模拟为研究脉冲加热红外热成像的复合材料缺陷检测提供了数值模型。     

制造缺陷对复合材料性能的影响研究

复合材料在制造过程中不可避免地会出现胶接分层、制孔分层等制造缺陷,分层损伤作为复合材料重要的损伤形式,严重影响了复合材料力学性能特性。本文对含预制缺陷复合材料开展了多种力学性能试验研究,通过与完好复合材料进行对比分析,建立了制造缺陷对复合材料性能的影响规律,可为复合材料结构设计提供支撑。     

表面织构水润滑聚合物轴承承载性能有限元分析

应用ADINA有限元方法,对无织构和有织构水润滑聚合物轴承的承载性能进行流固耦合有限元仿真分析,探讨不同内衬材料轴承在不同转速下的水膜压力分布及承载力变化状况,以及材料弹性模量、转速、水膜压力对凹坑表面织构变形的影响规律。仿真结果表明:内衬材料弹性模量对凹坑变形及水膜压力有重要影响,在相同条件下,弹性模量越大,水膜压力及承载力也越大,因此内衬材料应选弹性模量较大的聚合物材料;在相同条件下,有织构轴承的水膜压力和承载力均高于无织构轴承;轴承发散区的织构布置初始角对轴承承载力分布状况有一定影响,随初始角的增大轴承承载力呈现先升高后降低的变化趋势。     

承载油缸的有限元模拟分析

油缸在液压传动系统中为重要的液压动力执行元件，其性能的好坏直接影响整机工作的可靠性和经济性，尤其是在高压下工作时，其强度与密封性显得尤为重要，对其进行有限元分析及优化是很重要的。为此，本文利用ＳＤＲＣ公司的Ｉ－ＤＥＡＳ软件提出了用有限元方法分析其应力，变形，进行结构优化，达到强度与密封性的要求。     

分层缺陷对复合材料层压板疲劳性能的影响

对含有模拟制造分层缺陷的复合材料层压板的压—压疲劳试验表明,层压板有较好的压—压疲劳性能,其低于１０６循环的Ｓ—Ｎ曲线在单对数坐标下呈直线关系。低应力水平和寿命高于１０６循环的试件的剩余压缩强度的下降量低于１０％。超声波Ｃ扫描的结果显示,试件的损伤扩展一般是由边缘分层开始的。     

风载荷下机载复合材料天线罩强度有限元分析

机载天线罩对重量要求高,需要承受较大的风载荷,多采用复合材料以满足要求,因此需要对天线罩进行强度校核。文中针对某机载天线罩首先进行风载荷的计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）有限元仿真,然后利用ANSYS ACP进行复合材料结构铺层设计,进一步通过流固耦合方法在计算风压工况的条件下对天线罩强度进行分析,最后通过许用应力、变形情况以及复合材料多失效准则校核对天线罩结构设计安全性做出判断。该机载天线罩在要求的风载荷条件下满足使用要求。     

脂润滑条件下表面织构对滑动表面承载性能的影响

为了研究脂润滑条件下表面织构对滑动表面承载性能的影响,设计球缺形、等边三角形、椭球缺形、圆台形、等腰梯形和直角三角形等6种不同形状的表面织构,利用CFD软件分析6种表面织构在相同深度和面积占有率下的承载性能,发现等边三角形织构的承载能力最强。针对等边三角形织构,探讨织构深度、面积占有率以及摩擦副表面间隙对其承载力的影响,结果表明:在一定的织构面积占有率范围内,承载力随着面积占有率的增加而增大;在相同面积占有率的条件下,承载力随织构深度大致呈现出先减小、后增大、再减小的变化规律;摩擦副表面间隙越小,其承载力越强。     

表面微织构对气体动压轴承承载性能的影响

为分析表面微织构对气体动压轴承承载性能的影响,基于微观分子动力学的Lattice Boltzmann Method(LBM)建立气体动压轴承计算流体动力学模型,采用XFlow软件计算其承载力,并分析了微织构形状和深度对气体动压轴承承载力的影响,结果表明：三角形微织构轴承承载力优于正方形、半圆形微织构轴承,微织构深度取76μm最佳。     

碳纳米管直径对丁腈橡胶复合材料性能影响的分子模拟

利用分子动力学模拟研究碳纳米管(CNTs)直径改变时对丁腈橡胶(NBR)基体力学及摩擦学性能的影响。采用恒应变法考察不同复合材料模型的力学性能,结果表明复合材料力学性能随着NBR基体中CNTs直径增大呈现先增加后减小的趋势。剪切模拟结果表明,剪切后复合材料基体中分子链发生了不同程度的断裂,出现了聚合物分子链向摩擦界面聚集的现象,其中较大直径CNTs增强NBR复合材料中分子链相对完整连续,摩擦学性能改善效果更好。较大直径CNTs对NBR基体具有显著的增强效果,限制了NBR分子链的活动能力,更多的分子链聚集在CNTs周围,复合材料体系致密性及稳定性提高,从而改善了CNTs/NBR复合材料力学及摩擦学性能。其中直径(6,6)CNTs增强NBR复合材料具有更高的剪切模量,力学性能优异,表现出了更好的摩擦磨损性能。     

轴表面DLC涂层对滑动轴承润滑承载性能的影响*

为研究轴表面类金刚石(DLC)涂层对滑动轴承承载性能的影响,利用滑动轴承实验台测试轴线对中及倾斜工况下灰铸铁、铝合金和聚酰亚胺(PI)涂层轴承分别与40Cr钢轴和DLC涂层轴配合时的轴心轨迹和极限载荷,并测试3种材料与40Cr钢和DLC涂层的摩擦因数。结果表明:相较与40Cr钢配合,灰铸铁和铝合金与DLC涂层配合时摩擦因数减小,重载下轴承偏心率减小,轴线对中工况下灰铸铁轴承的极限载荷超过10 MPa,铝合金轴承的极限载荷增大到7.8 MPa(增大1.1倍),轴线倾斜工况下轴承抱死失效时边缘变形增大;但重载下PI涂层与DLC涂层配合时摩擦因数增大,轴线对中工况下轴承极限载荷减小至3.6 MPa(减小44%),轴线倾斜工况下轴承抱死失效时边缘变形减小。     

切削速度对工件表面残余应力的有限元模拟

针对正交切削加工建立了平面应变模型;利用通用的有限元软件,对所建立的模型进行模拟,得到了不同切削速度下工件表面残余应力模拟结果,并对这些结果进行了比较分析,得出切削速度对工件表面不同方向的残余应力的基本影响规律。     

碳纳米管表面镀覆对碳纳米管-银复合材料性能的影响

研究了碳纳米管的表面镀覆处理对复合材料性能的影响，结果表明，碳纳米管经过化学镀银处理后用于制造复合材料，可以改善碳纳米管在金属基体中的分散性，提高复合材料的界面结合力，提高复合材料的硬度、导电性、抗弯强度。断口分析表明，碳纳米管未进行化学镀时，由于碳纳米管-银的弱界面结合，使碳纳米管拔出长度较长，在碳纳米管经化学镀后，由于改善了碳纳米管-银的界面结合状态，使碳纳米管拔出长度较短。     

钢质加筋板平直度初始缺陷对其极限承载性能的影响

本文通过对控制钢质加筋板平直度的主要因素(初始挠度形状及其幅值)进行研究,给出了利用有限元模拟钢质加筋板初始挠度形状与幅值的一般流程。研究表明:钢质加筋板的平直度初始缺陷会导致加筋板本身及其所构造工程结构的极限承载能力降低。出于安全性考虑,在设计初期应该评估平直度初始缺陷的影响。此外,与初始挠度形状相比,初始挠度的幅值对其极限承载性能的影响更为显著。     

不同压制工艺对粉末冶金制品性能影响的有限元模拟

利用MSC/MARC有限元分析软件对金属粉末压制过程进行模拟分析.采用基于更新拉格朗日方法的热-力耦合分析不同工艺条件(温度、摩擦条件和压制方式等)对压坯性能的影响规律,同时对压制过程中的力学特征(压制力、脱模力、侧压力和应力分布等)进行分析.结果显示,摩擦条件是影响压坯密度大小及分布的关键因素,通过采用双向压制方法可以有效地改善单向压制压坯密度分布不均、差值较大的现象.温度的提高有利于提高粉末颗粒的塑性变形能力,但效果不明显.另外,由于温度影响润滑剂润滑性能,因此在制定压制工艺时需考虑温度对压坯性能的影响.此外温度的提高、摩擦的降低均有利于降低压制力,提高压坯密度均匀性,改善压坯应力集中现象.     

基于遗传算法的复合材料天线罩优化设计

研究复合材料天线罩结构优化,提出一种遗传算法与高精度通用有限元分析软件相结合优化方法。为了加快收敛进程,对遗传算法本身做出一定改进。通过对某型天线罩结构的优化计算,表明文中所提优化方法是可行有效的。     

表面处理方法对剑麻纤维/酚醛树脂复合材料性能的影响

为了提高剑麻纤维和树脂基体的界面结合力,对剑麻纤维(SF)表面分别进行碱处理、热处理、KH-550硅烷偶联剂处理和氰乙基化处理后,再与酚醛树脂(PF)混合、辊炼和模压成型,制备了SF/PF复合材料;研究了表面处理方法对其冲击强度、弯曲强度、耐磨性和热失重的影响,并借助扫描电镜观察了复合材料的界面形态。结果表明:SF经过不同方法表面处理后,有效改善了SF与PF的界面结合力,其中碱处理使复合材料的冲击强度提高幅度最大,达到了34%;KH-550硅烷偶联剂处理使弯曲强度提高幅度最大,达20%,耐磨性能最好,提高了3.5倍;氰乙基化处理使复合材料初始分解温度由263℃提高到280℃。     

SiC颗粒表面处理对SiC/Cu复合材料性能的影响

将SiC颗粒在1 100℃和空气气氛下锻烧6 h得到氧化态的SiC颗粒,在5%HF酸中浸泡24 h得到酸洗过的SiC颗粒;然后采用非均相沉淀包裹法制得铜包裹不同状态SiC复合粉体,采用热压烧结工艺制备了含有35%SiC(体积分数)的SiC/Cu复合材料;对复合材料的微观结构和性能进行了研究和分析。结果表明:与原始态SiC颗粒的复合材料相比,对SiC颗粒进行高温氧化和酸洗后使得SiC/Cu复合材料具有不同的界面结合状态,均能提高复合材料的强度和硬度,酸洗态SiC颗粒制备的复合材料强度和硬度均最高。     

CCF800碳纤维表面粗糙度及对复合材料界面性能的影响

碳纤维具有力学性能优、密度低、耐腐蚀、耐高温等一系列优异性能,近年来,被广泛应用于航空、航天等重要领域。目前,在国外先进机型的机翼、机身等主、次承力结构中大量使用了高强中模型碳纤维,最具代表性的高强中模碳纤维是日本东丽公司生产的T800碳纤维。相较国外的高强中模碳纤维,国内虽有CCF800碳纤维与之对应,但是,国内对高性能碳纤维的研究工作起步晚,研究尚不充分,产品尚不足与国外媲美。因此,本文对碳纤维增强复合材料界面结合机理进行了论述,同时,对国产CCF800碳纤维表面形貌进行了表征,选取了粗糙度作为变量,对碳纤维增强树脂基复合材料界面强度进行了测试,为国产高性能碳纤维的研究发展提供技术支持。     

水润滑下偶件表面粗糙度对PTFE复合材料摩擦学性能的影响

通过水润滑下的摩擦磨损实验,研究了偶件表面粗糙度对MoS2/PTFE复合材料摩擦学性能的影响,分析了在不同的偶件表面粗糙度下的摩擦学行为.实验结果表明:在水润滑下,一般存在着一个较佳的偶件表面粗糙度范围,在这个范围内可以取得较低的摩擦因数和磨损率;当偶件表面粗糙度高于这个范围时,摩擦磨损机制主要是机械作用;而当偶件表面粗糙度低于这个范围时,则主要是由于分子作用导致摩擦磨损.即当偶件表面粗糙度超出某一范围时,摩擦磨损行为将发生转变.