单个薄壁多孔金属空心球体力学行为研究

金属空心球多胞材料结构是一种新型的多孔金属材料,它是由多个金属空心球组合而成,对于单个金属空心球的力学行为研究是整体材料力学性能的基础。通过对外径2 mm～3 mm,且壁厚不等厚(壁厚10μm～40μm)的单个超薄壁多孔空心球体进行纳米压痕试验、准静态单轴压缩试验以及纯弹性阶段的压缩试验,进而得到该金属空心球体材料和整个球体的弹性模量等相关力学参数,以及金属空心球体压缩变形过程和特征,并对金属空心球体弹性阶段采用有限元软件Abaqus进行模拟,分析孔隙率对于球体弹性模量的影响,结果表明,随着球壁孔隙率的增大,球体的弹性模量减小,且呈非线性分布,并可以描述成与球壁孔隙率与球壁材料的力学性能关系相同的幂函数形式。     

薄壁金属球壳及其组元压缩大变形研究

对薄壁金属球壳及组元模型(SC(square cumulation)、HC(hexagonal cumulation)和FC(face-centered cumulation)三种组元模型)进行大变形压缩研究,分别得出各自的压缩力学性能:单个球壳受单轴压缩其名义应力应变关系初始为线性,然后会出现两次局部屈曲,在变形过大时会发生非轴对称变形;SC、HC和FC三种组元模型压缩名义应力、应变关系初始也呈线性,然后趋于平缓,其中SC和HC组元发生了非对称变形,而FC组元发生了对称变形;得出各自的名义弹性模量和屈服极限。以上内容对空心球基多胞材料的研究和应用具有参考意义。     

煤矸石空心球多孔材料的制备及性能研究

以煤矸石空心球和玻璃粉为主要原料,加入发泡剂碳酸钙(Ca CO3)及其他辅助添加剂,采用化学发泡法,经低温烧结成功制备煤矸石空心球多孔陶瓷材料,并对其性能进行研究。结果表明,随着烧结温度的升高,样品的表观密度明显下降,当烧结温度为670℃时所制备样品的表观密度已降低为190 kg/m3;多孔陶瓷材料的孔径随着烧结温度升高逐渐增大,样品的平均体积吸水率呈现先降低后小幅度升高的变化趋势;同时,表观密度对热导率影响很大,当试样表观密度为520 kg/m3时,其热导率为0.103 W/(m·K),随着试样表观密度的降低,其热导率呈明显的下降趋势,试样表观密度减小到190 kg/m3时,其热导率降至0.037 W/(m·K);以煤矸石为原料制得性能优异的多孔材料,为煤矸石的综合利用开辟了一个新的途径,具有显著的环境效益、经济效益和社会效益。     

大长径比薄壁燃烧室壳体加工变形分析与控制技术研究

固体火箭发动机壳体的保形加工是航天装备制造的重要环节。可靠的整形工装是控制加工变形和降低尺寸偏差的前提。通过对壳体制造、装药制造及装配等过程的系统测量与分析,明确了壳体在制造过程中产生变形的基本规律。基于有限元仿真分析方法,提出了焊接变形、热处理变形的分析与控制策略。分析表明,热处理过程中的组织场和应力场变化是造成壳体变形的主要因素,通过改善工装底部支撑梁结构可以达到控制变形的目的。通过试验分析优化后工装的变形量可知,试验结果与仿真规律一致。因此,将工装底部支撑梁改为格栅式导流板后气场流动更稳定,且一次回火+整形工装对抑制壳体变形效果显著。     

多孔Cu-Ni-Al合金的高温压缩变形行为及本构关系

采用雾化法制备Cu-Ni-Al粉末,对其进行真空热压烧结制取多孔Cu-Ni-Al合金,研究该材料的微观组织、高温压缩变形行为及其影响因素,分析压缩变形机理。结果表明,多孔Cu合金的抗压强度、弹性模量以及屈服强度随着变形温度的增加、应变速率的减小而减小;多孔Cu合金的压缩变形过程分为初始的线性弹性变形、孔壁的塑性变形、弯曲或断裂的屈服平台区以及孔洞密实化后的塑性变形三个阶段;在高温压缩变形过程中,多孔Cu合金容易在孔洞比较集中,孔壁较薄的地带出现应力集中,发生变形。采用回归分析方法建立多孔Cu合金的高温压缩变形本构方程,得出的计算曲线与试验曲线在压缩变形的第一、二阶段非常吻合,在第三阶段,计算曲线稍微高于试验曲线,分析原因认为可能是多孔Cu合金中的孔隙分布不均有关。     

纸浆模塑材料压缩力学行为及其本构关系的研究

对纸浆模塑材料的压缩力学行为进行较系统的实验研究,结果表明材料密度和应变率都对其力学性能有一定的影响.随着材料密度的增加,其弹性模量和强度极限都有增加的趋势.随着应变率的增加,其材料的弹性模量有减小的趋势,而强度极限有所增大.利用描述泡沫塑料的经验型本构关系框架,给出一种经验型的纸浆模塑材料本构模型,根据不同密度材料在不同应变率下的压缩实验数据对该模型中的有关系数进行拟合.验证结果表明,提出的本构方程能在一定应变率范围内反映材料的应力-应变关系.     

大型薄壁硬质铝合金零件加工技术研究

以某火炮左、右组合炮箱为例,分析高强度硬质铝合金薄壁零件的加工特点,通过优化工艺路线和加工方法,运用分层铣削法加工毛坯,利用交叉分层铣削法减少零件应力变形,采用刨削法保证大面平面度要求,将左、右箱体板耦合加工各孔,保证孔的位置度要求。结果表明,该加工方法可有效提高零件的加工质量和加工效率,对控制薄板类零件加工应力变形有一定的借鉴意义。     

静电陀螺仪空心球形转子的动态变形分析

本文利用有限元分析软件,对静电陀螺仪空心球形转子进行了离心变形的计算及变形仿真,同时考虑了加工误差造成的不对称转子的离心变形,讨论了不同结构转子的动态变形以及对圆球度误差的影响,提出了减小和补偿圆球度误差的措施.     

薄壁零件加工方法研究

薄壁零件是数控车床中较难加工的零件,加工薄壁零件主要解决变形和精度等问题。本文针对影响加工薄壁零件的主要因素,从薄壁零件的变形情况、薄壁零件的夹具设计、刀具几何角度刃磨等方面展开简述,分析了避免薄壁零件变形的方法以及提高薄壁零件加工精度的措施。     

薄壁注塑件翘曲的正交分析及优化

分析了注塑制件翘曲的原因,采用著名的CAE软件Moldnow与正交试验方法,对不同工艺条件下的注塑成型过程进行模拟分析并对正交实验数据进行极差分析,确定注射时间、保压压力、保压时间、冷却时间、熔体温度、模具温度以及冷却液温度等注塑成型工艺参数对制件翘曲变形的影响程度,得出最优的注塑成型工艺参数组合,并以一薄壁导光板对该工艺组合方案进行模拟验证与实际注塑实验验证。     

胶接接头力学性能研究进展

随着工业领域中轻结构和轻质材料需求的增长,导致了胶黏剂的广泛应用,为提高胶接接头的强度和可靠性,国内外对胶接接头的力学性能进行了很多研究。针对3个主要研究方向(静力学分析、疲劳分析和动力学分析)的成果进行了回顾,并指出其中存在的优缺点及发展趋势。     

碳纳米管的力学行为

着重对纳米材料中很重要和亟待研究与应用的材料之一－－碳纳米管的力学行为以及与之相关的实验和性质进行了综述。从碳纳米管的结构、实验、应用等几个方面,通过对以往的各类实验进行总结,着重评述了纳米管的一些奇异的力学行为。总结了一些实验结果以及相关的碳纳米管的力学性能;根据对碳纳米管结构的分析,阐述了奇异性能产生的原因;通过分子动力学模拟,对碳纳米管的一些力学和电学性质进行分析;简要的总结了碳纳米管的一些力学方面的应用以及前景。     

蜂窝夹芯胞元壳的屈曲特性研究

以正六边形蜂窝夹芯的胞元壳为例,将Euler细长杆的稳定理论与板壳力学中的稳定理论相结合,提出了薄壁胞元壳轴向受压临界载荷的计算公式和屈曲模态的三重级数表达式。根据胞元壳不同的失效形式,将其分成了短胞元壳、长胞元壳和特长胞元壳,确定了不同类型胞元壳的临界载荷控制方程和其对应的一阶屈曲模态,在此基础上提出了胞元壳临界载荷总图。用3D有限元数值模拟技术,通过对铝质正六边形蜂窝胞元壳进行模拟,将其结果与公式的计算结果相比,两者非常接近,证实了理论分析的有效性。其结论对蜂窝夹层结构和薄壁棱柱壳的理论研究有重要的指导意义。     

管轴压成形失稳起皱力学过程的研究

管轴压成形的先进性、优势及成形过程的成功实施受到变形区开裂和传力区起皱等失稳因素的制约,为此采用理论解析与试验相结合的方法,对失稳起皱的力学过程、影响因素及影响规律进行了研究,并给出了失稳判据,以实现稳定成形时变形参数的取值范围的确定。研究表明:成形过程的失稳起皱受到几何参数、材料参数及摩擦边界条件的共同作用。其中,模具圆角曲率半径是决定性因素,并且存在一个最大和最小圆角半径区域使成形过程顺利进行而不发生失稳起皱;增大管坯材料硬化指数,减小相对厚度及接触面的摩擦,有利于减少失稳的发生。对牌号为5052,原始管平均直径d_0=31.0mm,41.0mm铝管的应用表明所提出的判据是可靠实用的。     

法兰环切口对连接力学行为的影响分析

按工程简化方法设计的法兰连接结构偏于保守,不能满足结构轻量化的设计要求.根据受载时法兰环中应力分布不均匀的情况,可以通过在法兰环上预制切口提高结构效率,为研究在法兰环上预制切口对连接力学行为的影响,采用三维非线性有限元法,对三种带切口和无切口法兰进行力学分析和讨论.研究结果表明,预制切口对连接力学行为有影响;预制切口后,局部连接刚度改变,法兰弯曲和扭转变形增大,连接面张口间隙和弯曲应力均增大,切口体积是影响上述变化的主要因素;预制切口对接触面应力分布有影响,切口能够改善接触应力的均匀化程度.     

铝合金焊接结构力学性能试验研究

以铝合金焊接结构为研究对象,通过力学试验与有限元分析方法对焊接结构性能进行研究.选择5083、6061、6063、6082四种铝合金材料,采用TIG焊接方法对铝合金结构进行焊接,通过拉伸和硬度试验以及有限元分析方法,对四种铝合金材料、Ⅰ型坡口和Ⅴ型坡口、ER5356与ER5087焊丝、单面搭接和双面搭接连接方式等材料及...     

轻质合金胶接接头强度的胶层厚度依赖性的实验研究

实验研究了胶层厚度对轻质铝合金单搭接头总体强度的影响规律,并探讨了接头总体强度-胶层厚度关系曲线变化趋势的相关影响因素,具体评估了胶黏剂韧性的影响。实验结果表明:当胶层厚度改变时,韧性胶黏剂对应胶接接头总体强度的变化程度,比脆性胶黏剂对应的情况要剧烈,当厚度处于较小范围的时候,这种现象表现得尤为明显。当胶层厚度大于临界厚度时,胶接接头的总体强度表现为胶黏剂的宏观剪切强度。实验结果与已有模型预测结果吻合较好。     

携行式外骨骼机械结构应力测试试验研究

以携行式外骨骼为研究对象,使用Ansys软件,建立机械结构的有限元模型,采用自由度耦合方法,对铰点位置进行处理,计算获得其应力结果。使用静态电阻应变仪,对物理样机进行应力测试。实验结果表明,实际测试得到的应力结果与有限元计算结果的吻合性良好,所得数据真实可信,可为携行式外骨骼机械结构的应力测试提供一种实际应用的方法,为后续研究工作奠定基础。     

一种考虑胶瘤的胶接简化有限元模型:应力与刚度分析

胶接接头中总存在胶瘤,由于建模复杂,胶接接头有限元分析中胶瘤常被忽略.但胶瘤能减少峰值应力,提高结构强度和刚度.为此,提出一种简化的胶接有限元模型,即用壳单元代表胶瘤,体单元代表被粘体和胶层,并用弹性理论建立壳单元等效厚度公式.以体单元精细模型结果作为对比的真实解,考察五种载荷工况下,单搭接头简化有限元模型的胶层应力和刚度.分析表明,壳单元等效厚度公式正确,胶接简化有限元模型精度高,可用于诸如汽车等大型结构中;用壳单元简单模型可定量分析胶瘤大小和形状对接头应力和总体刚度性能的影响.