爆炸加载万能材料试验机设计与使用构想

本文提出设计制造一台爆炸加载万能材料试验机,用于测量材料在爆炸载荷作用下的力学性质,提出了结构设计方案和试验操作方法。     

火箭炮定向管平行度测量研究

本文提出了火箭炮定向管平行度测量的内容,明确了利用激光准直技术进行测量的总体指导思想,提出了几个进行平行度测量的方案,为研制工作打下了基础.     

含界面微裂纹颗粒增强复合材料的有限元分析

界面弧形微裂纹是复合材料在制备和加工过程中产生的一种细观损伤,这种现象普遍存在,不可避免。根据细观力学方法,将陶瓷颗粒、弧形裂纹和基体壳简化为椭球三相胞元置于有效介质氛围中;假设复合材料受单轴拉伸应力作用,基于有效自洽方法对复合材料基体中局部应力应变场进行分析;并应用ANSYS有限元软件对含界面微裂纹复合材料进行单轴拉伸行为模拟,得到与实际情况相符的数值结果。     

榴弹爆炸过程的模拟分析

运用ANSYS程序对榴弹的爆炸过程进行了仿真.设定引信从榴弹上部引爆炸药,通过仿真实验可以清楚的看到榴弹的爆炸过程.选取了5个具有典型性质的单元,对典型单元爆炸过程中的应力、速度等物理量进行了分析.经分析可知,弹体中部压力变化较均匀,有利于形成均匀的破片,且榴弹中部破片的速度比头部和底部破片的速度大,起爆后100 μs时速度已达1400m/s;弹体底部易形成大块的破片,这是与实弹爆炸结果较一致.     

含强约束界面相共晶复合陶瓷的有效热膨胀系数

基于共晶复合陶瓷的细观结构特点,建立了含夹杂、强约束界面相、基体氛围和有效介质的四相模型;借助复合材料有效热膨胀系数的稀疏解,确定了棒状共晶体内的有效热应力场和两个热膨胀系数的解析表达式;将棒状共晶体看作具有随机方位的横观各向同性夹杂,将棒状共晶体边界处的基体颗粒看作球形的各向同性夹杂,对含强约束界面相共晶复合陶瓷的有效热膨胀系数进行了预报。结果表明共晶复合陶瓷的有效热膨胀系数具有明显的尺度效应。     

含片状夹杂共晶复合陶瓷的有效弹性性能及其尺度效应

含片状夹杂共晶复合陶瓷中存在共晶界面,共晶界面对材料性能具有较大影响。建立了包含片状夹杂、界面相、基体及有效介质的四相模型,应用有效自洽法求得了材料的柔度增量,根据所得到的柔度增量对含片状夹杂共晶复合陶瓷的有效弹性性能进行了预报。     

局部脱粘界面陶瓷复合材料的有效刚度

针对颗粒性陶瓷复合材料内存在局部脱粘界面的现象,通过考虑颗粒夹杂与局部脱粘界面的相互作用,利用四相模型法得到陶瓷颗粒与局部脱粘界面引起的等效本征应变,根据体积平均应变,考虑局部脱粘区域的随机方位得到每个局部脱粘界面引起的应变扰动,计算出局部脱粘界面复合材料的有效刚度.结果表明复合材料的有效刚度不仅与基体和颗粒夹杂的刚度、以及局部脱粘区域的体积分量有关,还与局部脱粘区域的弧心角及厚度相关,并且具有明显的尺度效应.陶瓷复合材料的弹性模量随颗粒直径的增加而减小,而泊松比随颗粒直径的增加而增大.     

含脱粘界面陶瓷颗粒增强金属基复合材料的弹性常数预报

脱粘界面是陶瓷颗粒增强金属基复合材料中存在的细观缺陷,根据细观力学方法将陶瓷颗粒、脱粘界面和基体壳简化为椭球三相胞元,并通过Eshelby等效夹杂理论和Mori-Tanaka方法的推导得到颗粒和脱粘界面的等效本征应变,进而对三相胞元的弹性常数进行预报。考虑到三相胞元在复合材料中随机分布,由坐标变换公式和物理方程计算出复合材料的有效弹性常数,并根据数值方法得出弹性常数与颗粒以及脱粘界面含量的关系。     

陶瓷共晶棒体的有效弹性常数及其尺度效应

基于含界面相复合材料的柔度张量预报公式,根据陶瓷共晶棒体的微观结构特点,利用各类简单载荷作用下的等效条件,研究陶瓷共晶棒体的有效弹性常数及其尺度效应。结果表明,杨氏模量和剪变模量随纤维夹杂直径的增大而减小,泊松比随纤维夹杂直径的增大而增大。     

颗粒增强脆性基体复合材料的细观强度模型

用细观力学的方法研究颗粒增强脆性基体复合材料的强度和损伤失效,认为复合材料由随机二相胞元和基体构成,分析基体、颗粒中的局部应力场,根据损伤理论分别得到基体和颗粒的损伤等效应力.在界面脱开成为裂纹源并向基体内扩展的情况下,计算出弧形界面裂纹的能量释放率.最后分别提出基体、颗粒和界面的失效强度准则.结果表明, 复合材料的强度与二相胞元的方位角、颗粒体积含量、界面脱粘角、颗粒直径有关.