六韧带手性蜂窝材料韧带的冲击动荷系数及稳定性分析

手性蜂窝材料内部韧带的变形及失稳特性控制了该类材料的抗冲击性能。本文运用能量法和泛函数极值分析的方法,分别探讨了六韧带手性蜂窝材料在受到面内冲击时缓冲第一阶段中韧带的冲击动荷系数及韧带失稳坍塌临界压力,得到了韧带的动荷系数及其失稳临界压力的解析表达式,进而揭示手性蜂窝材料抗冲击性能的内部微结构溃塌机制和关键影响因素。结果表明:视为扭簧的韧带节点环在冲击压缩变形过程中扭转角越大,韧带的动荷系数越小,而韧带的失稳临界压力随着节点环扭转角的增大而增加。研究方法和结果可为手性蜂窝材料及其它蜂窝型材料抗冲击能力的进一步研究和微结构设计提供理论参考。      

基于微体积扰动的颗粒增强复合材料有效弹性性能的预测模型

基于对埋入无限大基体中的夹杂作微”膨胀”型体积扰动的假设,提出复合材料有效弹性模量的一种预测模型。以自洽理论为出发点,推导出基体和夹杂均为各向同性的颗粒增强复合材料有效弹性模量的细观力学解析计算公式。以颗粒增强金属基复合材料和纳米增强相复合材料为算例对有效弹性模量进行了预测,并与已有的实验及用传统的Mori—Tnanka法的预测结果进行比较,证明所提出的解析公式的合理性和工程实用性。     

薄膜型声学超材料微结构参数对其隔声性能的影响

基于有限元法(FEA)计算描述薄膜型声学超材料隔声性能的一个重要表征参量,即传递损失(TL)。在此基础上,探索薄膜型声学超材料传递损失峰值(谷值)对应的频率与整个薄膜超材料系统的固有频率之间的关联,并通过调整薄膜声学超材料的微结构特征如薄膜厚度、中心质量块、预应力等参量,研究薄膜型声学超材料固有频率和传递损失峰值(谷值)频率频段之间的关系。主要结论是:薄膜边缘预应力增大则传递损失峰值(谷值)对应频率增大,薄膜厚度增加则传递损失的第二和第三峰值对应的频率降低,而薄膜胞元中心质量块质量大小仅对第一峰值(谷值)对应的频率产生显著的影响。     

γ-TiAl基合金机械性能的研究发展

对国内外基于力学模型的γ-TiAl合金的弹性和塑性性能与其微结构的关系的研究进展进行了详细的论述。同时，概述了作者运用细观力学的方法对TiAl合金的弹性和塑性性能的主要研究工作，指出了γ-TiAl合金的研究和发展方向。     

α2相滑移系对γ-TiAl基多孪晶晶体屈服强度的影响

基于γ-基多孪晶晶体微结构及滑移系和形变孪晶空间晶体学位向分布的变形机制,提出了分析晶体屈服应力对外载轴和片层界面夹角间的依赖关系及影响因素的细观力学解析模型.分析了α2相中柱面和锥面上滑移系的启动对多孪晶晶体屈服应力的影响.模拟计算和分析结果表明:当θ=0°时,位错滑移方向跨越片层界面,α2相中柱面滑移系开动;当θ=45°时,滑移方向平行片层界面;当θ=90°方向时,γ相中与片层界面斜交的孪晶开动,而α2相中锥面滑移系由于其临界剪切应力(CRSS)很大而并不开动.多孪晶晶体中孪晶与普通位错、柱面与孪晶及锥面与柱面之间的CRSS比值关系可确定为k:e:z=1:3:18.     

封装热效应及粘结层对微芯片应力和应变的影响

针对不同的基板和粘结层,运用COMSOL Multiphysics软件分析了由封装引起的热失配对MEMS芯片的内部应力和应变的影响及其影响规律。分析不同基板对SiC芯片的应力和应变的影响,通过有限元计算分析得知,当基板的热膨胀系数跟芯片的热膨胀系数越接近,封装对芯片导致的应力应变和位移的影响越小。研究表明:粘结层的厚度对SiC芯片的应力等参数同样存在一定的影响,当粘结层的厚度增加时能够降低SiC芯片由封装引起的热应力,同时也会降低SiC芯片的第一主应变。基板厚度增加会增加SiC芯片由封装引起的热应力,温度场由高到低会增加SiC芯片由封装引起的热应力。     

夹杂及弹性耦联对手性蜂窝复合材料吸振带隙的影响

为了研究手性蜂窝复合材料的振动特性与其振动传播带隙之间的关系,首先,建立了该种材料离散多自由度的夹杂-韧带振动力学模型,该模型考虑了其内嵌夹杂的局部振动与由微结构韧带连接的节点环之间的弹性耦联及诱发共振模态。然后,重点研究了微结构元件之间的耦联程度和微结构元件的尺寸参数对材料吸振带隙低频段和高频段的影响,并结合有限元方法对模型进行了验证分析。结果表明:除柔性包覆的夹杂以外,耦联诱发振动、节点环和韧带的材料及尺寸参数都对手性蜂窝复合材料的固有振动频率产生显著影响,从而控制带隙的位置和带宽。随着节点环内、外弹性耦联程度的减小,夹杂的模态频率将控制带隙的低频段,且随着夹杂质量的增大,低频段的频率降低;高频段由韧带振动表征;当节点环内、外弹性耦联程度增大时,带隙的低频段对韧带和框架的模态更加敏感,从而出现比夹杂模态频率更低的带隙。无论弹性耦合程度强弱,当韧带和节点环的厚度减小时,材料第三阶较高的包覆层变形频率将被相对更低的韧带振动频率取代。所得结论可为小尺寸、低频宽带隙手性蜂窝型隔振材料的设计研究提供理论指导。     

纤维增强复合材料中桥联纤维对裂纹的阻裂机理

基于应力强度因子K叠加原理，在考虑纤维桥联和拔出两种主要增韧机理的前提下，建立了裂纹尖端附近桥联纤维对复合材料基体微裂纹扩展的阻滞作用的理论模型；从裂纹扩展、纤维桥联及纤维断裂拔出的实际破坏的物理过程出发，推导出桥联纤维对裂纹扩展阻滞效应的简单实用的解析计算公式；解析公式及算例计算结果表明：纤维的体积分数、纤维和基体界面间的摩擦力大小等对微裂纹扩展的阻滞作用具有明显的影响，纤维的体积分数及界面摩擦力越大，对微裂纹扩展的阻滞效应越好。     

颠簸路况下3种结构形式平衡悬架强度分析

针对载重汽车上平衡悬架易产生局部微裂纹,甚至导致断裂破坏事故的问题,运用Pro/ENGINEER和ANSYS分别对直式、U形和圆弧弯形载重汽车平衡悬架进行几何建模、有限元建模和网格划分,结合车辆和平衡悬架的结构参数,施加合理的边界条件,分析平衡悬架关键部件心轴在水平路况和颠簸路况下的应力分布.这3种平衡悬架的心轴应力计算结果表明,直式平衡悬架的强度优于其他两种悬架结构.