极轻的金属复合材料

德国不来梅的Fraunhofer制造工程与应用材料研究所最近报道，他们开发成功一种新型轻质金属基复合材料，是在铸造过程中将最大直径为60μm的空心玻璃球填充于熔融铝（或其他金属）中。如果玻璃球均匀地分布于金属基体中，就会获得表面手感十分光滑的复合材料；如果玻璃球不均匀地分布在金属基体中，便会得到外貌色泽特殊的制品。     

织物增强复合材料层间基体铆接与层间剪切强度的关系

采用一种新的实验测试方法研究织物增强复合材料层合板的层间剪切强度，对该测试方法作了理论分析并建立了数学模型，提出了织物增强复合材料层合板中基体层间铆接的存在，采用不同经纬密度的织物作增强材料，研究了铆接与层间剪切强度的关系，为织物增强复合材料的细观力设计提供了依据。     

70摩托车活塞表面“白斑”的形成原因分析

对７０摩托车活塞表面“白斑”现象从宏观与微观的角度进行了详细的分析，并进行了材质与切削条件两个方面的试验，认为切削过程中形成的积屑瘤和材质的强化不均匀致使“白斑”形成，还从切削过程和材质两个方面对“白斑”的形成机理进行了探讨，确定了有效的消除“白斑”的措施。     

基于动力吸振原理的低频多模态抑振器设计EI北大核心CSCD

为实现结构低频振动控制,基于动力吸振(dynamic vibration absorber, DVA)原理设计了一种多模态抑振器。为研究吸振器阵列与抑振器阵列的抑振效果,建立了附加动力吸振器阵列四边简支板的动力学耦合模型,验证了动力吸振器阵列的振动控制效果;提出了以橡胶板-质量块、橡胶基体-金属柱壳为主要组成结构的多模态低频抑振器,从理论上计算了其各组成结构的轴向共振模态频率,并以动力吸振器参数为基准对抑振器几何参数和材料参数进行了调整,最终通过仿真和实验验证了抑振器阵列振动控制效果。结果表明:当吸振器阵列或抑振器阵列布置位置覆盖结构主要模态下最大变形位置时即可达到最佳控制效果;吸振器阵列与抑振器阵列均有一定的振动控制效果,与吸振器与受控对象间为点接触不同,面接触放大了阻尼在振动控制中的作用,因此抑振器阵列的振动控制效果更为明显。     

组成及骨料特性对UHPC基体流动性和抗压强度的影响

本工作通过调整砂胶比和拟合改进的Andreasen-Andersen颗粒堆积模型,计算得到了UHPC基体中各固体组分的比例。基于新拌超高性能混凝土(UHPC)基体的湿堆积密度和流动性确定了高效减水剂的最优掺量。研究分析了不同配合比设计参数(砂胶比和胶凝材料组分)、骨料特性(颗粒球形度和圆度)对UHPC基体的流动性和抗压强度的影响。结果表明：当砂胶比从0.8增加为1.2时,掺河砂的UHPC基体的湿堆积密度、流动性和7 d抗压强度逐渐降低;对比调整砂胶比和改变胶凝材料组分的掺量,UHPC基体的流动性和湿堆积密度变化趋势主要受砂胶比影响;当高效减水剂掺量为0.5%～2.0%时,UHPC基体的PFT、湿堆积密度和流动性先缓慢升高后迅速下降;骨料形状对UHPC基体的湿堆积密度、流动性和28 d抗压强度的影响较大;在UHPC基体实现紧密堆积后,影响UHPC基体的抗压强度的主要因素为骨料形貌,而胶凝材料组分掺量的影响较小;当骨料最大粒径相同时,增加骨料的球形度和圆度显著增加了UHPC基体的流动性,但降低了UHPC基体的抗压强度。     

黏弹性基体中变截面挠曲电Timoshenko纳米梁振动特性研究EI北大核心CSCD

以黏弹性基体中的Timoshenko纳米梁为研究对象,综合考虑非局部效应、截面非均匀性、压电效应和挠曲电效应的影响,建立了变截面挠曲电纳米梁的自由振动控制方程,基于摄动理论给出了典型边界条件下结构自由振动控制方程的传递函数求解方法,较系统研究了非局部参数、截面非均匀性、挠曲电系数以及基体黏弹性对结构振动特性的影响规律。结果表明:增大截面锥度能减小结构固有频率对非局部效应的敏感程度,并带来结构临界阻尼系数的减小;增大非局部参数能削弱结构固有频率对截面锥度的敏感程度;增大切向挠曲电系数f_(3131)可削弱结构对横向挠曲电系数f_(3131)的敏感程度,而增大横向挠曲电系数f_(3131)却增加结构对切向挠曲电系数f_(3131)的敏感程度。相关研究成果可为挠曲电纳米梁在俘能器中的推广应用提供理论基础。     

考虑基体变形的结合面连续光滑接触刚度模型

结合面的接触刚度直接影响着机床整机的静、动态力学性能和精度保持性水平。在弹性、弹塑性以及完全塑性接触变形过程中,延续微凸体接触状态变量具有连续且光滑特性的思想,利用Hermite多项式插值函数,建立单个微凸体法向接触刚度模型。考虑到基体变形的影响,在微凸体的3个变形阶段分别引入了基体的弹性接触变形,通过统计学方法,建立了一种考虑基体变形且连续光滑的结合面刚度模型。对比分析了GW、ZMC、KE、Brake模型与该文模型之间的差异,并揭示了表面粗糙度对接触刚度的影响规律。研究表明:考虑基体变形时所获得的接触刚度和接触载荷比忽略基体变形时的要小,且随着表面粗糙度的减小,基体变形的影响快速增加;接触载荷与表面粗糙度是影响结合面接触刚度的2个主要因素,随着载荷的增大或表面粗糙度的减小,接触刚度随之递增。     

对位芳纶/尼龙66的加工工艺对其力学性能的影响研究

由不同的加工工艺来研究对位芳纶/尼龙66(PPTA/PA66)复合材料的力学性能,结果表明:①随着PPTA纤维含量的增多,使用黏度较大的PA66基体进行复合时,PPTA/PA66复合材料的拉伸强度、弯曲强度都随之变大;对于冲击强度来说,PPTA纤维的加入,增加了其脆性,造成PPTA/PA66复合材料冲击强度不如原基体的冲击强度;②PPTA纤维含量在5%的情况下,当挤出机转速达到300r/min时材料的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度出现极大值,此时的混合效果最理想;③较高的挤出温度有助于提高复合材料的拉伸强度和弯曲强度,对于冲击强度来说,PPTA/PA66复合材料冲击强度同样不如原基体的冲击强度;④PPTA纤维的长径比集中在65左右,芳纶纤维起到了增强效果。     

单向复合材料横向裂纹黏弹性损伤演化模型

建立一个考虑基体黏弹性的纤维增强聚合物单向复合材料在产生横向裂纹时的损伤演化模型,有效地预测了单向复合材料横向拉伸行为。假设呈现威布尔分布的缺陷会在变形的驱动下演化为损伤,并以此为基础建立了单向复合材料横向损伤演化模型。通过此模型,时间-温度叠加原理（TTSP）得到了更具有物理基础的解释。最后,通过具体例子阐述了此模型的应用,并通过试验对模型预测结果进行了验证。本模型有效地预测了单向复合材料横向拉伸行为。由于单向复合材料横向性能存在脆性,此模型还无法准确预测失效和强度。      

碳纤维增强银粉改性树脂复合材料的雷击损伤效应

针对碳纤维增强树脂(CFRP)复合材料中树脂电阻大,在雷电流作用下会产生大量焦耳热造成雷击损伤的短板,探索通过增强基体的导电性来解决这一问题。为实现对CFRP复合材料的改性,在其环氧树脂浆料中加入了以Ag粉为主的导电填料,使改性CFRP复合材料层合板沿厚度方向的电导率提高217.30倍。采用不同峰值的单一雷电流D分量分别对改性及未改性CFRP复合材料层合板试件进行雷击损伤实验,通过损伤区域超声C扫描图像、试件残余温度场和仿真热解损伤的对比,分析基体改性对CFRP复合材料雷击损伤的防护机制。结果表明:通过Ag粉改性能有效提高CFRP复合材料层合板的电导率,且在厚度方向上的改性效果最佳;在峰值电流分别为20 kA、40 kA和60 kA的条件下,改性CFRP复合材料层合板的损伤面积分别下降87.28%、77.82%和88.59%,损伤深度分别增加147.06%、130.65%和119.72%;以损伤体积为最终指标,则Ag粉改性基体能有效降低CFRP复合材料的雷击损伤,其防护机制是通过减少雷电流作用下的高温区域面积和升温幅度来降低热解和爆炸冲击实现。