蜂窝夹层复合材料的压缩损伤声发射特征

应用声发射技术对蜂窝夹层复合材料压缩损伤过程进行了试验研究。分析载荷与声发射信号关联图,依据其损伤过程和声发射特征,发现随着加载条件下载荷的增加,复合材料的损伤逐步增大。在加载初始阶段,仅有少量声发射信号,各种表征信号量小幅度增加;在加载中期,声发射信号增多,各种表征信号量不断增大;在加载后期,声发射信号有明显突增,各种表征信号量急剧增加。复合材料压缩损伤破坏与声发射的幅值、能量、撞击、上升时间、持续时间和计数等参量特征相关。根据各阶段特征参量滤波后所得信号分布与实际断裂位置相吻合。     

空气耦合超声检测技术在复合材料检测中的应用

通过采用空气耦合超声检测方法分别对含模拟缺陷的蒙皮泡沫夹芯复合材料、蒙皮蜂窝夹芯复合材料、碳纤维复合材料、环氧树脂层压复合材料及玻璃纤维复合材料进行检测,验证了空气耦合超声检测技术是评价蒙皮泡沫夹芯复合材料、蒙皮蜂窝夹芯复合材料、碳纤维复合材料、环氧树脂层压复合材料及玻璃纤维复合材料的可靠性无损检测手段,且在复合材料的...     

有限元模拟SiC增强Al基复合材料的力学行为

采用有限元方法和轴对称单胞模型模拟了增强体(SiC)形状、体积分数以及不同基体类型对铝基复合材料力学行为的影响。模拟结果表明:增强体的加入会阻碍基体的塑性流变,使基体内发生非均匀变形,在增强体尖角处出现应力集中;椭圆柱形增强体对基体塑性变形的阻力最大,传递载荷的能力最强,因此强化效果最好。在一定范围内,随着增强体体积分数的增加,基体与增强体之间的比表面积增大,有利于载荷的传递;增强体体积分数的增加导致颗粒间距减小,几何必须位错自由运动的路径减少,复合材料的强度也随之增加。此外,不同类型基体自身的塑性流变能力不同,Al-Zn-Mg基体强度最高,在拉伸变形过程中,受到增强体的阻碍作用最大,会有更多的载荷从基体传递到增强体,以Al-Zn-Mg为基体的复合材料的强度最高。     

摆式剪切机机架的静态和动态分析研究

介绍液压摆式剪切机机架的有限元应力计算，从受力状态和结构两方面进行优化。对其系统进行模态分析，对剪切机实际工作时局部受力点的应力进行动态测试，并对数据进行频谱分析，将测试结果同有限元计算的结果进行比较。通过分析其比较结果得出此种有限元分析方法在此类工程中应用的可靠性结论。     

含穿透损伤复合材料桨叶结构静强度分析

受弹伤后桨叶结构的静强度、动态特性和剩余寿命等是复合材料直升机旋翼桨叶结构损伤容限设计必须研究的问题.选取某直升机复合材料桨叶靠近桨根的翼段结构,利用CATIA建立三维实体模型,并导入ANSYS软件建立有限元分析模型,分别对翼段不同位置、不同方向的穿透损伤情况进行桨叶结构静强度分析.应用APDL参数化设计语言,开发了计...     

Q235钢静载拉伸过程中的磁记忆信号变化特征分析

选取Q235钢进行静载拉伸试验，利用EMS2003型磁记忆检测系统进行各级应力水平的检测。结果显示弹性极限范围内磁场强度曲线形貌接近未加载时，进入屈服阶段后磁场强度值明显增加，过零点数目在静载拉伸过程中呈现无规律变化，但弹塑性加载阶段均出现了过零点逼近最终断裂处的现象。该试验表明进入塑变后材料的组织结构变化与其所表现出的表面磁场强度值之间必然存在着某种对应关系，为磁记忆检测的进一步研究奠定了基础。     

三明治结构中T形焊接接头力学性能测试分析

提出双剪切试验模型和T形接头的弯矩试验模型,用于测定焊缝及接头在不同工作应力状态下的不均匀变形和失效过程,并利用有限元计算对接头中焊缝变形及应力状态进行分析.结果表明,金属三明治板在承受弯矩载荷时面板和芯板连接处的焊接接头主要承受平行于面板的剪应力和弯矩作用;随着加载,损伤起始于焊缝焊根处,并向纵深扩展.针对接头失效分析,试验与数值计算得到了较统一的结果.     

波-平轧制钛/铝复合板界面组织特性及性能研究

建立Ti/Al复合板波-平轧与平轧有限元模拟并进行实验,分析不同轧制方式对复合板微观组织及力学性能的影响。结果表明,复合板压下率为40%时翘曲程度较35%更低,波-平轧复合板的等效应力及应变均大于平轧复合板,其结合界面未发现孔洞与裂缝,波峰处界面扩散层厚度为1.8μm,波谷处为2.4μm,而平轧复合板的界面扩散层厚度为1.6μm,并且波-平轧复合板Al板的再结晶程度高于平轧,其抗拉强度,抗弯性能,硬度也高于平轧复合板,但由于加工硬化作用延伸率较低。     

热处理对金属基短纤维复合材料蠕变性能影响的试验和理论研究

采用试验和有限元方法研究了热处理制度对金属基短纤维复合材料(MMC)蠕变性能的影响，同时考虑了2种不同热处理制度和1种铸造状态。试验结果表明，MMC的蠕变响应与热处理制度有关。在相同蠕变应力时，铸态试样有最小的最小蠕变应变率和最长的蠕变寿命，而热处理制度2(试样在550℃保温24h后随炉冷却)具有明显的最大的最小蠕变应变率和最短蠕变寿命，热处理制度1(试样在550℃保温24h后水冷)具有中等的最小蠕变应变率和中等的蠕变寿命。用单胞模型结合有限元方法模拟分析了热处理的影响，结果表明，热处理制度的影响可以归于热处理引起的残余应力和残余应变以及它们的历史，具体可以归于基体的蠕变耗散能、纤维轴向力和纤维—基体界面力。同时考虑了单胞模型的参数对上述分析结果的影响。     

基于ANSYS的HTM40100动静态特性分析

机床的动静态特性是影响机床性能的重要因素,以HTM40100卧式车铣复合加工中心整机为研究对象,采用有限元分析技术对整机及其床身、立柱、导轨、丝杠、尾台等主要部件进行了静力学分析和模态分析,对比分析了机床三个方向的静刚度,并得到系统前四阶模态的固有频率和阵型,发现立柱是影响整机动静态性能的薄弱环节,为设计人员改进其截面形状和筋型,提高机床的动静态特性提供了理论依据.     

不锈钢表面渗铝层/ZrO2复合涂层残余应力模拟

目的 研究不同制备工艺参数对渗铝层/ZrO2复合涂层残余应力的影响。方法 采用ANSYS 18.1软件中的Workbench模块,采用热力耦合的方法,对沉积过程中不同制备工艺参数下产生的残余应力进行数值模拟。结果 保温时间由2 h增长至5 h,等效应力由895 MPa减小至862 MPa。沉积温度由400 ℃升高至700 ℃,等效应力由541 MPa增加至999 MPa。ZrO2层厚度从2 μm增加至14 μm,等效应力由925 MPa减小至835 MPa,但是渗铝层-氧化锆层界面的剪切应力由59 MPa增加至101 MPa。基体厚度的变化对基体及渗铝层内的热应力影响不大,但对ZrO2层有较大的影响,基体厚度由0.3 mm增加至0.8 mm,等效应力由745 MPa增加至850 MPa。渗铝层使等效应力由877 MPa减小至745 MPa,径向应力由-1235 MPa减小至-1072 MPa,剪切应力由105 MPa降低到89 MPa,轴向应力由-375 MPa减小至-312 MPa,其中ZrO2层中的轴向应力改变明显,由-128 MPa减小至-39 MPa。结论 增加渗铝保温时间,整个复合涂层的应力降低。沉积温度与室温相差越大,热匹配失衡越严重。ZrO2层厚度增加,基体和渗铝层的应力均有升高,ZrO2层内部除剪切应力稍增加外,其余应力均减小。基体厚度增加,ZrO2层等效应力和径向应力均明显增大,因此应降低基体的厚度。渗铝层起到很好的缓冲作用。     

中密度纤维板非稳态热传导解析及数值模拟

基于无限大平板模型的非稳态热传导理论,推导了适用于中密度纤维板试件在空气介质加热条件下的温度场和达到目标温度加热时间的解析方程,采用ANSYS有限元软件对加热过程进行了有限元建模和模拟分析。验证试验分别测试研究了介质温度、试件厚度和幅面尺寸对温升行为的影响,并与解析法和有限元模拟法获得的结果进行了比较。结果表明,理论解析法和有限元模拟得到的温升曲线与实测温升曲线吻合,试件达到目标温度时间与实测值相比最大误差为2.0%,验证了解析解和有限元模型的有效性。     

Young's modulus measurement and study of the relationship between mechanical properties and microstructure of air plasma sprayed alloy 625

The present study is a continuation of the previous research on fabrication of sandwich structures suitable for high temperature applications. The overall performance of sandwich constructions depends on the material properties of skin and core, and their geometrical characteristics. The sandwich structure consisting of a Ni alloy foam covered by alloy 625 is expected to be a good candidate for high temperature applications. Amongst various methods of applying alloy 625 skin on the foam core, thermal spray techniques are the most promising for the rapid deposition of thick sections on the both sides of the foam structure. Microstructural characteristics of alloy 625 coatings on Ni alloy foam have been previously reported. The objective of this investigation was to characterize the mechanical behavior of air plasma sprayed (APS) alloy 625 coatings deposited on Ni alloy foam. The results of tensile tests performed on the free standing as-sprayed and heat treated alloy 625 coating samples are reported. Furthermore this paper examines the available models relating the microstructure to the elastic modulus, E, of the coatings to predict mechanical behavior of alloy 625 coating. Finally, numerical results from finite element analyses performed on the coatings are presented in this study. Comparison between the results of the tensile tests, theoretical models, and numerical simulations obtained from finite element methods will help us to understand microstructural basis of the mechanical characteristics of alloy 625 coating structure.     

3D激光熔覆陶瓷-金属复合涂层温度场的有限元仿真与计算

通过建立移动激光高斯热源作用下三维熔覆温度场的计算机数值分析模型,在分析过程中引入了复合材料热物性参数的计算方法,考虑了相变潜热和辐射对流散热等因素,用ANSYS中的ADPL语言编制了相应的计算机程序,具有较高的计算精度。在不同的工艺参数条件下,用该模型对激光熔覆陶瓷一金属复合涂层温度场进行了分析计算,得出了熔覆过程中试样表面、端面的温度等值线分布和温度梯度分布,预测了熔池的轮廓、热影响区的形状、交界面的结合情况等,为研究激光熔覆陶瓷．金属复合材料涂层的覆层成型和凝固机制、根据熔覆层的材料设计要求选择激光熔覆工艺参数等提供了依据。     

SiC 颗粒对汽油机活塞顶面镀层应力影响的有限元分析

目的 研究汽车发动机活塞顶面Ni基复合镀层中SiC颗粒的含量和粒径对活塞?镀层界面热应力的影响规律。方法 利用ABAQUS软件和Python语言建立顶面带有SiC颗粒增强Ni基复合电镀涂层活塞的二维有限元模型,结合热传递和热弹性相关理论及活塞的实际服役工况,确定活塞的换热边界条件及其顶面所受的载荷,采用顺序热力耦合的有限元分析方法,系统地研究热?机载荷共同作用下SiC颗粒含量和粒径对涂层?活塞界面应力的影响规律。结果 有限元仿真结果表明,当活塞顶面承受高温、高压时,SiC颗粒的含量是显著影响涂层?基体界面等效应力的因素之一,当SiC颗粒的体积分数为1%~15%时,涂层?活塞界面峰值等效应力随着颗粒含量的增加而增大,从437.08 MPa增大到472.98 MPa;SiC颗粒的粒径是影响涂层?基体界面耦合热应力的次要因素,当SiC颗粒的粒径为0.3~1 μm时,涂层?活塞界面峰值等效应力基本保持不变,约为437 MPa。结论 综合考虑活塞顶面复合电镀涂层的性能需求,以及镀层?活塞界面应力与结合性能的关系,结合实际复合电镀工艺,确定Ni?SiC复合镀层中SiC颗粒的体积分数以10%左右为宜,SiC颗粒的粒径以0.4~0.8 μm为宜。     

不同压下量对波纹辊轧制铜/铝复合板微观组织及力学性能的影响

波纹辊冷轧粘合（CCRB）作为一种新型轧制工艺,在金属复合板的制备过程中受到广泛关注,但不同压下量下波纹复合板的力学性能及界面的微观形貌尚不明确。采用数值模拟和实验方法,研究了在55%、60%、65%和70%压下量下制备铜/铝波纹复合板的情况。通过ABAQUS有限元模拟仿真软件建立三维模型,模拟了轧制过程中的应力和应变曲线。通过扫描电子显微镜、电子背散射衍射、X射线能谱仪等方法研究了波纹复合板界面形貌。结果表明,复合板的极限抗拉伸强度和剪切强度在65%压下量下达到最大值,分别为221.08和79 MPa,在55%压下量下达到最小值,分别为169.34和45 MPa。在65%和70%压下量下,由于剧烈的塑性变形作用,复合板形成拉长的晶粒和细小的等轴晶。但70%压下量下,由于轧制力过大,基体金属产生微裂纹,导致拉伸性能下降,这与力学实验结果一致。     

立式钻床立柱结构动静态分析与结构改进

以有限元理论为基础,建立立式钻床立柱结构的参数化模型,进行静态有限元分析,分析立柱结构承载及变形特点。在此基础上,采用选型法对立柱进行结构改进,并对改进后的模型做动态性能分析。结果表明:优化后,立柱静态性能提高,质量减少12.8%;立柱固有频率值与原固有频率值相近,满足结构动态性能的要求。     

大型薄壁件旋转加工专用支撑部件的结构设计与分析

论文针对大型薄壁件旋转加工要求,设计了专用对接环支撑部件,以实现工件支撑和旋转驱动。在满足结构强度及刚度的前提下,对其进行了减重设计,同时利用有限元分析的方法,对减重前后的对接环结构进行了详细的机械性能对比。结果表明,对接环的结构设计及减重设计满足工件加工的要求。     

树脂矿物复合材料加工中心床身静动态特性的研究

以某加工中心床身为研究对象,分别对由树脂矿物复合材料和铸铁材料制造的加工中心床身进行静动态特性分析。利用ABAQUS软件对两种床身在承受相同载荷条件下的变形进行了分析,研究了两种床身的固有频率和固有振型,并分析比较了是否考虑阻尼特性时两种床身的谐响应分析结果。结果显示：两种材料床身在静刚度接近的情况下,使用树脂矿物复合材料制作加工中心床身能有效提高床身的固有频率,并明显降低床身在受到外界激励时的动态响应。分析结果证明：采用树脂矿物复合材料制作的加工中心床身具有更好的动态特性,用树脂矿物复合材料作为机床床身有其独特的优点。     

电流密度对超临界石墨烯电铸层微观结构与性能的影响

为获得电流密度对于超临界石墨烯复合铸层微观结构和力学性能的影响规律,在超临界二氧化碳流体(SCFCO_2)环境下进行了镍基石墨烯复合电铸试验,采用扫描电镜、数显式显微硬度计、微摩擦磨损试验机、光学轮廓仪等对镍基石墨烯复合电铸层进行表征。结果表明:当电流密度从3 A/dm~2逐渐增大至9 A/dm~2时,石墨烯复合电铸层的显微硬度、耐磨性呈持续增大趋势;当进一步增大电流密度时,复合电铸层显微硬度和耐磨性开始降低。在压力为10 MPa,温度为52℃,电铸时间为50 min,电流密度为9 A/dm~2时,石墨烯复合电铸层的显微硬度达到最大860 HV0.2,磨痕截面积最小1 145μm~2,石墨烯含量达最大0.713%。与普通电铸条件相比,SCF-CO_2电铸条件制备的石墨烯复合电铸层显微硬度和耐磨性分别提高了1.25倍和1.31倍。