形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构的有限元分析

NiTi形状记忆合金作为一种功能材料,具有输出回复力大、性能稳定等优点,故可以将其用作主动变形结构中的驱动元件。将NiTi形状记忆合金带与波纹板结构以离散点的形式相联接,制作形状记忆合金驱动主动变形波纹板结构。对形状记忆合金通电驱动,利用其产生的拉伸或收缩力,达到控制结构主动变形的目的。同时,为预报该结构的变形响应,应用有限元软件ANSYS进行数值模拟。针对现有的通用有限元分析软件中没有模拟形状记忆合金形状记忆效应的单元和材料模型的问题,根据形状记忆合金材料本身的特殊性,提出“负热应变”的方法。在试验的基础上(即通过试验获得具有一定预应变的形状记忆合金在不同温度点上的回复应力、应变,进而利用本构关系求得不同温度下形状记忆合金的弹性模量)建模分析,最终获得不同温度下波纹板结构的变形响应曲线。预报结果与试验结果比较吻合,验证了该方法的正确性,为形状记忆合金驱动器的设计、模拟以及制作提供参考和依据。     

固化过程中模具与复合材料构件相互作用分析

通过在模具与复合材料之间引入剪切层的方法, 建立预报相互作用下构件变形的有限元模拟程序, 模拟结果与文献中的实验结果基本吻合。同时建立了剪切层性能参数预报模型, 经实验与模拟结果的对比证明, 该模型能够对不同工艺条件下及不同结构尺寸的复合材料构件的固化变形进行较为准确地模拟。      

碳纤维增强金字塔点阵夹芯结构的抗压缩性能

提出了一种碳纤维增强复合材料点阵夹芯结构的一体化成型工艺方法。该方法克服了传统夹芯结构面板与芯子之间因需要二次粘接或焊接的方法所带来弱界面的缺点。将纤维杆两端埋入面板内,使面板与芯子成为一体而不存在明显的界面。对用该方法制备的碳纤维增强金字塔点阵夹芯板进行平压试验,研究发现随着载荷的增加,纤维杆发生弹性屈曲并在中间部位出现断裂。理论分析了点阵夹芯结构平压载荷下的弹性模量和纤维杆极限屈曲载荷。通过与传统夹芯材料相比较发现,这种新型复合材料点阵夹芯结构具有密度低、比强度和比刚度高等优点。      

含界面相的单向纤维增强复合材料三维应力场的二重双尺度方法

提出了计算含界面相的单向纤维增强复合材料三维应力的二重双尺度方法。在性能预报方面,首先对界面相和纤维进行均匀化得到均匀化夹杂,然后对均匀化夹杂和基体进行均匀化得到宏观均匀材料;在应力场描述方面,从宏观均匀场出发,利用双尺度渐近展开技术经过两次应力场传递,依次得到单胞和应力集中区域的应力场。与有限元方法相结合,计算了宏观轴向均匀拉伸载荷条件下含界面相的单向纤维增强复合材料的三维应力场分布。数值结果表明在此载荷条件下最大应力发生在每根纤维的中截面内,靠近纤维与界面相的交界处。讨论了界面相性能对应力场分布的影响,结果显示纤维、界面相与基体力学性能的等差过渡有利于缓解纤维在界面附近的应力集中。      

用均匀化方法预报平纹织物的渗透率

建立了平纹织物的细观结构模型,采用均匀化方法预报了其渗透率,与文献中的实验结果比较验证了本文中方法的合理性,同时还对平纹织物纤维预制体细观结构进行了参数研究。对3种平纹玻璃布预制体进行了渗透率测量,与理论预报进行了比较,表明本文中所建立的方法预报的渗透率与实验结果在同一数量级。     

TiC/Ni/TiC材料的SHS合成研究

通过ＳＨＳ结合准等静压法得到了ＴｉＣ／Ｎｉ／ＴｉＣ材料,在ＳＨＳ过程中,Ｎｉ沿试样厚度方向向两层ＴｉＣ中对称渗流,在生层ＴｉＣ当中,Ｎｉ呈梯度分布,材料的硬度从中心向两边呈对称分布。理论上分析了Ｎｉ在两层ＴｉＣ中呈梯度分布所需的渗流动力。     

TiC-Al2O3-Fe金属陶瓷的自蔓延高温合成研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压法（ＳＨＳ／ＰＨＩＰ）制备出了致密度为９７．７％的ＴｉＣ－Ａｌ２Ｏ３－２０Ｆｅ金属陶瓷（ＴＡＦ２０）。分析了金属陶瓷的相组成、微观组织及性能。结果表明：金属陶瓷由ＴｉＣ,Ａｌ２Ｏ３陶瓷颗粒和Ｆｅ粘结相组成;粘结相中Ｆｅ与Ａｌ２Ｏ３之间的界面光滑,与ＴｉＣ之间有一薄的扩散层;ＴＡＦ２０金属陶瓷的抗弯强度和抗压强度分别为８９０ＭＰａ和１８．４ＧＰａ。     

三维四向编织碳/环氧复合材料实验研究

讨论了三维四向编织碳/环氧复合材料力学性能研究的实验方法。通过实验得到了弹性常数及反映材料非线性行为的力学性能指标随编织角的变化规律, 并分析讨论了编织参数对该类材料破坏模式的影响作用。      

高压气-固自蔓延高温合成h-BN-SiO2陶瓷材料的研究

采用高压气－固彼蔓延高温合成法制备了密度为１．７９ｇ／ｃｍ＾３的ｈ－ＢＮ－ＳｉＯ２陶瓷,其抗弯强度和硬度分别为７６ＭＰａ和２１２（ＨＶ）,分析了氮气压力和初始孔隙率对反应物点燃和产物的影响,结果发现在适当的初始孔隙率和氮气压力条件下可以得到没有裂纹的产物。     

压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺及其性能研究进展

本文首先介绍了压电材料的种类和基本性能,然后介绍了在不同的应用背景下压电陶瓷／聚合物复合材料的十种连通方式,综述了这类压电材料的制备工艺,较全面地总结了前人对这类压电材料的性能研究工作,展望了这类压电材料的应用前景和发展方向