复合材料汽车车轮的强度分析与铺层设计

为了给复合材料汽车车轮的设计提供参考依据,根据复合材料力学理论,计算得到碳纤维-环氧(T300/5208)的性能参数,设计复合材料汽车车轮的铺层结构.根据汽车车轮弯曲疲劳实验数据建立该种车轮的有限元模型.通过有限元仿真分析得出最大应力和位移.还用有限元方法对结构相同的铝合金汽车车轮进行分析,并与复合材料车轮进行对比.在工作应力水平近似相等时,复合材料车轮的重量比铝合金车轮的重量小40.74%.在上述条件下,由于复合讨料的极限应力比铝合金的大,显然其强度比铝合金的高.     

由能量原理计算圆管中管柱蛇曲时的变形

为了计算管柱变形,并确定管柱上任意点在井筒中的精确位置,通过能量原理、正弦曲线弧长与弦长的关系及其椭圆积分等基本知识,建立了管柱蛇曲 (即:正弦屈曲 )时考虑自重、压力、摩擦力及摩阻共同作用下的变形计算方法.得出了管柱的蛇曲幅度与管柱沿井筒轴线方向的位移之间的关系;并给出了求解问题的具体计算方法、步骤和注意事项.依此可以更精确地确定出管柱在井筒中的精确位置. 并对实例的计算结果与现场实测情况比较,具有良好的一致性.     

含损伤复合材料的湿热弹性响应

依据不可逆热力学理论, 未引入任何附加假设, 建立了湿热弹性各向异性损伤复合材料的一般理论。应用建立损伤本构方程的本构泛函展开法, 推导出湿热弹性损伤材料全部本构方程的一般形式, 其中包括比自由能密度表达式、 应力-应变关系、 熵密度方程、 损伤应变能释放率表达式、 吸湿对偶力表达式、 湿-热-固-损伤耦合的热传导方程和损伤演化方程。研究表明, 在本构方程中含有若干损伤效应函数, 表征损伤对材料宏观力学性能与湿、 热性能的影响, 其具体形式可由细观力学解确定, 从而使连续损伤力学与细观损伤力学有机结合在一起。最后, 从细观力学与实验观测两个角度, 举例说明损伤效应函数与系数张量的确定方法, 为分析变温变湿环境下复合材料的损伤问题提供重要的理论依据。      

压电陶瓷二维裂纹问题的对偶方程及其解析解

为了探求压电材料平面动态断裂力学问题的有效求解方法,引入势函数表示压电材料的基本微分方程,采用半无限对称的Fourier正弦变换和Fourier余弦变换的方法对微分方程进行变换,建立了二维压电材料Ⅰ型裂纹问题的对偶方程,求得应力强度因子和电位移强度因子的解析解.结果表明该研究方法是可行的,为研究压电介质内的动态耦合场问题奠定了基础.     

复合材料板簧副簧的优化设计

这里建立了轻型车复合材料副簧的力学模型,根据层合板理论,计算出了副簧的危险应力和最大挠度,并以强度和刚度为约束,以质量最小为目标函数,通过有约束最小化优化方法,对复合材料副簧进行了优化设计,得到了最小质量下的副簧的最佳尺寸。     

高模碳纤维细观力学分析

将碳纤维视为由微晶和无定型碳所构成的二相复合材料,以Mori-Tanaka方法研究了碳纤维微观结构对弹性模量的影响。对四种高模碳纤维M35JB、M40JB、M46JB及M55JB的微观量进行了测量。微晶的长细比由XRD实验测得,碳纤维石墨化程度由拉曼光谱分析得到。影响碳纤维弹性模量的因素包括:微晶的长细比、体积分数及取向度。通过计算细观力学模型得到了四种高模碳纤维的微晶体积分数。研究发现:碳纤维石墨化程度越高,微晶体积分数越大。碳纤维弹性模量随着微晶取向度、体积分数和长细比的增加而增加,且对这三种因素做了比较,微晶取向度和体积分数对弹性模量的影响高于微晶长细比对弹性模量的影响,只有当微晶取向度接近100%时,其对弹性模量的影响才有可能被微晶长细比超越。微晶取向度和体积分数增加的最初阶段,取向度对弹性模量的影响较大,随着两影响因素的增加,取向度对弹性模量的影响最终被体积分数超越。     

真空导入工艺参数对复合材料孔隙含量的影响

以舰船构件为对象,通过玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料的真空导入成型实验,研究了真空度、树脂温度参数对制件孔隙含量的影响规律。结果表明:真空度大小对孔隙率含量有显著影响,当真空度为80～90kPa时孔隙含量较低;低于20℃时,温度对孔隙含量有明显的影响,温度高于20℃时孔隙含量变化不大;沿树脂流动方向,试件孔隙含量由低到高变化;沿试件从上到下的厚度方向,孔隙含量也呈由低到高增加的趋势。     

碳纤维弹性常数的微观复合法

提出了碳纤维为复合结构的观点。根据复合材料力学性能的细观力学分析理论及连续纤维增强的单层板理论, 结合碳纤维的微观结构特点, 研究了碳纤维实际弹性常数与结晶度、 微纤维取向、 孔隙状态等的关系, 得到了分析方法和计算方法, 找出了影响弹性常数的主要因素, 给出了理论分析方法和确定的计算公式。理论计算值与实验结果具有良好的一致性。揭示出孔隙密度、 微纤维尺寸、 微纤维取向、 结晶度等对碳纤维弹性常数的决定关系, 为碳纤维生产工艺的改进提供了理论依据。      

2K-H差动轮系的功率流向与啮合效率

通过讨论２Ｋ－Ｈ差动轮系的功率流向与结构参数之间的关系,将这种轮系的传动概括为三种情况。对轮系传动的整个区间进行了研究分析,得出了这三种情况下的啮合效率公式,找出了轮系传动的自锁区间,指出了设计和使用这种轮系的注意事项。