埋入电缆的复合材料构件热应力分析

针对电缆埋入纤维增强复合材料板的热应力问题,建立了纤维增强复合材料板三维有限元分析模型,选定常温与树脂软化温度区间(25～80)℃,利用ANSYS软件模拟计算了构件在均匀温度场中由于各层部件之间的热膨胀系数差异而引起的热应力,并对模拟结果进行了分析,为优化埋入复合材料的电缆结构中电缆型号与密度提供了依据.分析结果表明:构件最大热应力与热载荷成正比,出现在树脂富集区与复合材料界面处;电缆间距为(8～10)mm时热应力会出现极大值,之后随着间距的增大而逐渐减小;构件不同区域最大热应力不同,但均出现在结构的边缘和夹角处;在热环境下埋入电缆的构件最大变形量比未埋入电缆时降低了约5％,因此若要保持足够的对准精度则需要考虑电缆的埋入密度.研究结论对设计复合材料板电缆埋入结构具有一定的参考价值和指导意义.     

微电子封装微尺度球栅阵列焊点三点弯曲应力应变分析

建立了微尺度球栅阵列焊点三点弯曲应力应变有限元分析模型,在三点弯曲加载条件下,分析了焊点直径、焊点高度、焊盘直径和弯曲加载速率对焊点弯曲应力应变的影响。结果表明:焊点内最大弯曲应力应变随焊点直径、焊点高度和弯曲加载速率的增大而增大、随焊盘直径的增大而减小;在置信度为90%时,焊点直径对焊点内最大弯曲应力具有显著影响,焊点高度和焊盘直径对最大弯曲应力影响不显著,焊点直径对最大弯曲应力产生影响最大、焊盘直径对最大弯曲应力产生影响次之,而焊点高度对最大弯曲应力产生影响最小。     

SiO2颗粒增强酚醛树脂基摩擦材料力学性能研究

为探讨陶瓷颗粒对树脂基摩擦材料力学性能的影响,以SiO_2颗粒增强酚醛树脂基摩擦材料为例,利用三点弯曲实验研究颗粒特征对弯曲强度的影响,建立材料内部弹性应力场分布模型,并从细观力学角度进行分析。实验结果表明:添加二氧化硅陶瓷颗粒后,复合材料的弯曲强度降低、弹性模量升高;复合材料弯曲断裂截面显示脆性断裂特征,断裂过程中裂纹遇到颗粒贯穿通过;复合材料弯曲强度随颗粒含量增加而降低,随颗粒弹性模量增加先减小后增大。理论分析表明:陶瓷复合树脂基摩擦材料内部最大应力值位于颗粒边缘处;最大应力值随颗粒与基体弹性模量比值增大而增大;复合材料的平均应力与颗粒的含量成正相关。实验和理论研究表明,陶瓷颗粒添加引起材料内部应力集中,且与颗粒弹性模量和颗粒含量成正相关。     

不同晶粒尺寸和晶向分布多晶硅片弯曲应力的有限元模拟

采用光致发光晶向识别技术分辨多晶硅片晶向的分布情况,通过纳米压痕试验测试多晶硅片在不同晶向上的弹性模量;然后利用有限元方法建立包含晶粒尺寸和晶向分布信息的多晶硅片有限元模型,将纳米压痕试验测得的不同晶向的弹性模量带入此模型,模拟得到了不同晶粒尺寸和晶向分布下多晶硅片的弯曲应力,最后通过三点弯曲试验对模拟结果进行了验证。结果表明:多晶硅片在不同晶向上的弹性模量和硬度不同;晶向分布会影响多晶硅片的最大弯曲应力和最大挠度的位置,晶粒形状会影响多晶硅片的最大弯曲应力;减小晶粒尺寸可以降低多晶硅片的最大弯曲应力;三点弯曲试验验证了所建模型的正确性。     

随机激励下插装型电子元器件引脚振动应力分析

以机载电子设备中广泛应用的双引脚插装型电子元器件为研究对象,研究了元器件引脚在随机激励下的各内力分量以及弯曲应力的分布规律。在此基础上讨论了引脚高度、引脚截面直径以及引脚弯折半径等设计参数和结构最大弯曲应力之间的关系。分析结果表明:电阻引脚截面直径与引脚弯曲应力呈现非线性减小;而随着电阻引脚高度的增加,引脚弯曲应力线性减小;随着引脚弯曲半径增加,弯曲应力线性增大。文中的分析为合理选择引脚结构设计参数,减少引脚应力集中,提高引脚寿命提供了重要参考。     

光纤埋入CFRP后的实验和ANSYS分析研究

运用ANSYS提供的屈曲分析,对碳纤维增强复合材料(CFRP)埋入光纤弯曲试件进行模拟分析,得出了埋入光纤对复合材料整体有显著影响时的体积含量,并且与前人的实验数据进行了比较,同时得出了一种预测复合材料弯曲强度的方法,为复合材料设计和工程应用提供了一种新的依据.     

光纤埋入CFRP后的实验和ANSYS分析研究

运用ANSYS提供的屈曲分析，对碳纤维增强复合材料（CFRP）埋入光纤弯曲试件进行模拟分析，得出了埋入光纤对复合材料整体有显著影响时的体积含量，并且与前人的实验数据进行了比较，同时得出了一种预测复合材料弯曲强度的方法，为复合材料设计和工程应用提供了一种新的依据。     

偶联剂表面处理对纳米SiO_2/氰酸酯树脂复合材料力学性能的影响

利用纳米SiO2对氰酸酯(CE)树脂进行改性,并分别选用小分子偶联剂KH-560和大分子偶联荆SEA-171对纳米SiO2进行表面处理,研究了纳米SiO2含量以及偶联剂结构对纳米SiO2/CE树脂复合材料力学性能的影响.结果表明:随着纳米SiO2含量的增大,复合材料的冲击强度和弯曲强度均呈先增大后减小的趋势,大分子偶联剂处理后的纳米SiO2增强效果比小分子的好;当大分子偶联剂处理后的SiO2质量分数为3%时,复合材料的强度达到最大,其中冲击强度达15.99 kJ·m2,弯曲强度达147.55 MPa,与纯CE树脂相比,增幅分别为61.9%和44.2%.     

几何因素对蜂窝夹层构件固化变形的影响研究

针对热压罐固化工艺复合材料蜂窝夹层构件的固化变形问题,以L型蜂窝夹层构件为研究对象,分析蜂窝夹层结构中蜂窝的几何因素对该构件固化变形影响规律。利用有限元仿真的方法,以L型构件的回弹角为评价指标,对蜂窝相对L型构件圆角的距离、蜂窝倒角和蜂窝厚度这3个几何因素对复合材料蜂窝夹层构件固化变形的影响进行研究。结果表明：蜂窝倒角对固化变形的影响最为显著,在设计蜂窝结构时,倒角应取30°;回弹角随蜂窝倒角增大而减小,固化变形随蜂窝位置远离圆角先增大后减小,随着厚度的增大而先增大后减小。     

老化和冲击对GF/EVE复合材料微观结构和力学性能的影响

对玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料进行紫外老化处理和冲击试验,研究了紫外老化时间(0,20,30,40d)及冲击能量(12.5,25.0J)对复合材料表面形貌、元素分布、化学结构以及力学性能的影响。结果表明:随着紫外老化时间的延长,复合材料表面颜色加深,纤维与树脂基体脱黏;老化40d后,复合材料表面元素含量及树脂的化学结构发生改变,树脂基体发生光氧老化降解;冲击能量一定时,复合材料的最大承受载荷、抗拉强度及弯曲强度均随着紫外老化时间的延长而下降;在冲击能量为12.5J和25.0J时,老化40d后复合材料的最大承受载荷较老化前的分别下降了5.2%和19.5%。     

排气管热负荷结构影响因素分析

排气管是发动机主要受热部件,工作环境恶劣,过高的热负荷会导致排气管变形失效甚至出现开裂,影响发动机的正常工作及其可靠性和耐久性。针对某高压共轨柴油机排气歧管热负荷问题,建立了排气歧管不同结构的流固耦合模型,分别进行了温度场和热应力分析,计算分析了不同结构因素对排气管热负荷的影响。研究结果表明:随着排气歧管出口长度的增加,最高温度由805.2℃升至820.8℃;随着出口直径的增大,最高温度由805.2℃升至819.4℃;出口位置变为中间对称部位,最高温度由805.2℃降低至784.0℃;排气管出口位置、长度和直径等结构因素对排气管热负荷影响很大,出口直径、出口长度分别为21 mm、5 mm,出口位置非对称时,排气管最大热应力为326.21 MPa;出口直径、出口长度分别为19 mm、5 mm,出口位置非对称时,排气管热应力出现最小值为174.1 MPa。     

基于改进响应面法的电缆碳纤维增强复合材料集成构件电缆埋置位置优化

针对电缆碳纤维增强复合材料（CFRP）集成构件中电缆埋置位置参数难以确定的问题,建立了集成构件的有限元分析模型和电磁兼容分析模型,提出了一种采用改进响应面法来求解电缆埋置位置参数优化问题的方法。利用该方法,综合考虑电缆的力学性能、电磁兼容性能和制造约束条件,预测得到了一组高质量的电缆埋置位置参数。验证结果表明,使用这组参数得到的集成构件能满足所有的约束条件,所有响应的预测值与实际值的平均误差仅为3%,且埋置电缆对CFRP基体力学性能的影响很小。     

SiC_p/Al复合材料薄壁件钻削加工变形有限元仿真研究

基于ABAQUS有限元仿真软件建立体积分数为56%的SiC_p/Al复合材料钻削三维模型,研究分析了在两种不同工件约束方式下钻削加工薄壁件过程中工件的变形规律及特点,同时研究了切削参数对薄壁钻孔时工件变形量的影响规律。结果表明:随着钻削速度和进给量的增加,钻孔中心位置处(钻头横刃钻削至工件下表面)的最大变形量随之增加,进给量对钻孔件中心位置处最大变形量的影响较为显著;薄壁件残余变形量随着进给量的增大而增加,钻削速度对薄壁件残余变形量的影响较小。     

金属层合板激光圆弧扫描弯曲成形试验研究

采用激光圆弧扫描弯曲策略,针对矩形层合板主要分析激光功率P、离焦量H、激光扫描速度v以及层合板厚度h对层合板弯曲角度及曲面变形量的变化规律及其影响作用。研究结果表明:激光功率P增大,层合板弯曲角度及曲面变形量随之增大;离焦量H、激光扫描速度v以及层合板厚度h增大,层合板弯曲角度及曲面变形量随之减小;通过激光圆弧扫描弯曲,层合板呈显著三维曲面特征,激光圆弧扫描弯曲成形时层合板长度方向中线处弯曲角度小于层合板两侧边线弯曲角度,且激光扫描线处曲面变形量最大。基于矩形层合板曲面变形特征,为实现圆顶形激光弯曲三维曲面成形,最终利用圆形层合板,采用激光径向+轴向扫描策略弯曲成形圆顶形结构,其最外侧圆周测量线z向最大位移增量达到2. 23 mm。     

齿轮弯曲强度的计算机仿真分析

仪器仪表行业广泛使用齿轮传动,齿轮强度的高低直接影响着仪器仪表的测试精度和可靠性。齿根过渡曲线的形状对齿根弯曲强度有重要影响,为了提高齿轮的弯曲强度,就有必要研究齿根过渡曲线。本文利用MATLAB软件,研制开发了齿轮弯曲强度的计算机仿真程序,该程序逐点计算齿轮过渡曲线处的弯曲应力大小,以便找出弯曲应力的最大值和最大应力发生的位置;同时利用有限元软件ANSYS,建立轮齿模型,仿真分析轮齿受力时的齿根弯曲应力的分布状态,本文研究为进一步进行齿轮弯曲强度的测试研究奠定了良好的理论基础。     

真空导入树脂模塑工艺对EKB1100/430LV复合材料纤维含量及力学性能的影响

通过真空导入树脂模塑工艺制备了EKB1100/430LV复合材料,研究了不同工艺参数对复合材料中玻璃纤维含量及力学性能的影响。结果表明:纤维含量随真空度的增大而增加,靠近树脂注入口区域的纤维含量较低,而真空抽口附近的纤维含量最高;复合材料的拉伸强度和压缩强度也随真空度的增大而增大;充模前对预成型体实施压缩可提高纤维含量;充模过程中溢流一定的树脂可提高弯曲强度和层间剪切强度。     

稻壳纤维/聚氯乙烯木塑复合材料性能研究

采用模压成型的方式、通过实验探索玻璃纤维(GF)含量及偶联剂处理对聚氯乙烯(PVC)/稻壳木塑复合材料的力学特性和耐磨性的影响。实验结果表明:PVC/稻壳木塑复合材料的硬度随GF含量增加呈现先减小后增大的趋势。GF含量在15%以下时,随着GF用量的增大,木塑复合材料的拉伸强度与冲击强度总体上随之变大,超过15%则随GF含量增大而减小。而弯曲强度出现先减后增的趋势,弯曲弹性模量则与之相反。木塑复合材料的耐磨损性在GF含量为15%时最佳,摩擦系数在10%时最大。合适的偶联剂处理能增强木塑复合材料的力学性能和耐磨性。其中γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的增强效果比较好,钛酸酯不能提高PVC/稻壳木塑材料的力学性能和耐磨性。     

圆管绕弯横截面畸变的数值模拟研究

应用有限元软件ABAQUS对圆管绕弯成形过程中的横截面畸变进行了数值模拟。研究结果表明,随着弯曲角度的增大,最大截面畸变率也随之增大;随着相对弯曲半径R/D的增加,最大截面畸变率呈下降趋势;随着摩擦系数的增大,最大截面畸变率变化不大。实验验证表明,模拟结果与实验结果基本吻合。     

退火条件对树脂基复合材料起始磁导率的影响研究

以环氧树脂为基体,以经退火的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉体为增强材料,制备了树脂基复合材料。研究了非晶粉体退火条件、纳米晶粉体含量及去应力退火条件对树脂基磁性复合材料的起始磁导率μi的影响。结果表明,以经550℃×0.5h退火的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体为组元的树脂基复合材料的起始磁导率μi最大,为2.528;随着纳米晶粉体含量的增加,树脂基复合材料的起始磁导率μi增大;去应力退火可以提高树脂基复合材料的起始磁导率μi。     

基于ANSYS的轮轨滚动接触疲劳裂纹萌生研究

轴重和摩擦系数是影响列车轮轨滚动接触疲劳裂纹萌生的主要因素。以直径为860mm的LMA型踏面轮对和60kg/m钢轨为例建立三维实体模型,采用有限元分析软件ANSYS分析不同轴重和摩擦系数对最大接触法向应力、接触剪切应力以及最大Mises应力的影响。分析结果表明:随着轴重的增加轮轨最大接触法向应力和最大Mises应力会逐渐增大,接触疲劳裂纹萌生的速度则随之增大。随着摩擦系数的的增加,最大接触法向应力和最大Mises应力的变化不显著,而接触剪切应力则随之增大,加快接触疲劳裂纹的萌生。