The Effect of Temperature on the Strength of Adhesively-Bonded Composite-Aluminium Joints

Different materials have different coefficients of thermal expansion, which is a measure of the change in length for a given change in temperature. When different materials are combined structurally, as in a bonded joint, a temperature change leads to stresses being set up. These stresses are present even in an unloaded joint which has been cured at say 150°C and cooled to room temperature. Further stresses result from operations at even lower temperatures.

In addition to temperature-induced stresses, account also has to be taken of changes in adhesive properties. Low temperatures cause the adhesive to become more brittle (reduced strain to failure), while high temperatures cause the adhesive to become more ductile, but make it less strong and more liable to creep.

Theoretical predictions are made of the strength of a series of aluminium/CFRP joints using three different adhesives at 20°C and 55°C. Various failure criteria are used to show good correlation with experimental results.     

基于PWAS的层合板导波传播特性和损伤响应FEM分析及试验验证

导波无损检测（Non-Destructive Testing, NDT）技术由于适用范围广、检测速度快等优势,已成为结构安全性检测的重要技术手段之一。不过,导波在各向异性介质中的传播表现为频散特性与波传播方向的关联性、多模态特性与各向异性的相互作用以及不同模态与损伤的相互作用。导波在复合材料无损检测应用中的复杂性对检测技术和检测方法提出了更高的要求,所以对碳纤维复合材料层合板中的导波传播特性和损伤响应进行分析具有十分重要的意义。文中采用理论分析、仿真和试验相结合的方法,对不同碳纤维增强聚合物基（Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP）层合板中的导波传播特性和各模态波与损伤的相互作用进行了分析。首先根据群速度、波长等参数建立有限元模型,并在边界设置阻尼递增吸收区域来弱化边界反射波的干扰;然后分析基于压电晶片有源传感器（Piezoelectric Wafer active Sensors, PWAS）的不同层合板中导波传播差异,之后在结构中引入损伤来分析不同模态波与不同损伤的相互作用;最后通过试验分析和验证有限元仿真的准确性。     

改进Otsu算法的镀锌板表面缺陷检测方法

针对镀锌板在生产工艺和传输过程中对镀锌板表面造成缺陷的问题;文章应用了基于Otsu算法的镀锌板表面缺陷检测系统,由数字光源控制器、高速CCD相机、同步触发器和编码器等硬件设备共同连接组成,采集到镀锌板表面的图像,然后将图像传输给基于Otsu算法的图像处理系统;改进优化了Ostu算法,在一维直方图求解最佳截距阈值,利用该阈值和二维信息完成图像的分割,提高了图像的抗噪能力;使用分块检验所发初步判定镀锌板表面缺陷,再逐个排查确认缺陷区域,对缺陷特征进行分类并保存在缺陷数据库中,同时发出预警;实验结果显示文章研究的检测系统对镀锌板表面缺陷检出率最高可高达98％,检测出缺陷镀锌板的数量最多,系统的检测精度高.     

基于 h 型自适应有限元法在薄板冲压 成型中的应用

在对薄板冲压成型这一过程进行有限元仿真分析时,难以精确分析场变量发生剧烈变化的应力 集中及应变梯度大的区域,如何平衡精度和效率间的关系是冲压成型仿真的关键。因此,基于非线性有限元大 变形的相关理论,针对动态仿真的网格自适应关键技术,建立了自适应分析模式下的薄板冲压成型算法。为了 提高计算精度,提出基于单元应变能增量的能量误差准则以及基于板料成型几何特征的几何误差准则,并结合 2 类误差准则,建立了基于自适应分析算法的误差判断准则;为了提高计算效率,引入阻尼因子提出了阻尼子 循环算法,将自适应加密后的板料单元按时间步长划分为若干个区域,并按照不同时间步长分别求解。结果表 明,该算法有效提高了薄板冲压成型有限元仿真的精度与效率。     

PIV技术在冰盖下复式断面渠道流速测量中的运用

在测定冰盖下复式断面流场、流速的模型试验中,水体中的运动粒子是重点研究对象。粒子图像测速(Particle Image Velocimetry,PIV)技术已在水力学研究领域得到普遍应用,但该技术在冰盖下复式断面渠道模型试验的应用为国内首次。基于试验特点,设计砖砌混凝土的循环水箱,采用变频器配合水泵、流量计实现对流量的定量控制,对不同流量下不同断面的流场、流速进行测定,采用PIV技术对水体中运动的粒子的位移场进行具体分析。试验结果表明,PIV分析结果能够直观反映流场中的状态,且可以避免测量盲区,其所测的流速与多普勒超声测速仪测得值吻合较好,并给出了横向流速分布图,弥补了传统方法无法获得冰盖下的流场分布的难题。     

基于分形理论的冰下水流流速垂线分布研究

冰下水流流速分布是冰凌生消、泥沙输移、河床演变及冰期输水的重要参考依据,基于分形理论,在前人的研究基础上,研究了冰下水流流速垂线分布规律。结果表明,依托明渠水流的若干成果,从分形理论出发,基于Einstein假定,可推出已有冰下不同形式的流速垂线分布公式;理论分析认为,冰下分区水流流速分布近似镜像,均具有分形特征,可用双对数公式表达,实测结果证明,对于弯曲河道,水流核心区流速分布均匀,并不服从对数分布,公式在运用时需考虑适用性或引入因子项;稳封期,冰盖区水流流速分布的分维值大于河床区,流速分布更均匀,而在弯道卡冰区域,由于弯道冰下水流结构的复杂性,河床区水流流速分布的分维值无规律。对冰下水流流速的研究,拓展了分形理论在水流流速垂线分布研究方面的应用成果,概化的冰下水流结构,对工程运用有一定借鉴意义。     

基于EDEM的混凝土板桩静压贯入过程三维颗粒流数值模拟

针对混凝土板桩在干粗砂地基中的静压贯入问题,为了明确贯入过程中的挤土效应及贯入阻力的发展规律,利用离散元数值模拟软件EDEM(Engineering Discrete Element Method)对干粗砂中混凝土板桩静压贯入过程进行了三维数值模拟。为此,提出了适用于类似试验的参数标定方法,分析了贯入过程中颗粒的运动特征。针对板桩结构的特点,对长边和短边方向的挤土效应进行了对比,并以短边为例,分析了不同高度处的挤土效应。最后,根据颗粒与桩结构的接触力,提取了桩端阻力和桩侧摩阻力的值,分析了两者在贯入过程中的变化规律。结果显示:在贯入过程中,颗粒的运动呈现"涡流状",并随贯入过程演化;板桩沿短边方向的表面隆起量约为沿长边方向的隆起量的2倍;随着长宽比的增加,板桩结构在短边方向和长边方向的隆起值相应增加,且短边方向的隆起值与长边方向的隆起值的比值与相应板桩的长宽比近似相等;随着贯入的进行,桩侧摩阻力所占的比重逐渐增加,在完全贯入后,侧摩阻力值约占桩端阻力的1/25;不同长宽比的板桩结构,其桩端阻力和桩侧摩阻力的单位值近似相等,并与准二维计算结果相近。     

Review:State-of-the-Art of Stamping-Forging Process with Sheet Metal Blank

综述：板材零件冲锻成形研究进展

王新云,金俊松,邓磊

创新点说明：

1） 按照工艺组合方式,将板冲锻成形分为复合成形方法与板锻成形方法两大类,并将每大类进行细分;

2）基于对板冲锻工艺的发展现状综述,指出高强度模具材料、新型的润滑技术、功能更丰富的智能冲锻设备以及适用于高强钢板冲锻方法是板冲锻工艺未来的发展方向。

研究目的：

通过对冲锻工艺进行分类归纳和总结,为从事该领域的研究人员、工程师提供应用参考,指引未来发展方向。

研究方法：

首先按照工艺组合方式的不同,将冲锻工艺进行分类,然后对每一类工艺列举典型的成形方法并进行讨论,包括其工艺特点,优缺点、适用范围、存在的问题等。基于全部的工艺进行归纳总结,指出冲锻工艺领域未来发展方向。

结果：

1） 板冲锻适合制造具有结构单元的板型零件;

2） 相对于传统的锻造或冲压工艺,板冲锻成形中模具压力非常高;

3） 相对于传统的锻造或冲压工艺,摩擦对金属流动影响显著;

4） 相对于传统的锻造或冲压工艺,模具或者设备动作相对复杂;

5）目前,针对高强度材料冲锻成形工艺较少。

结论：

1）冲锻成形工艺是制造具有功能单元板型件的有效方法,按照工艺组合方式的不同可以分为复合成形和板锻成形两大类;

2）板冲锻中,模具承受压力非常大,需要开发更高强度的模具材料来满足工艺的需要;

3） 板冲锻中,摩擦对金属流动影响显著,需要新的润滑技术和材料流动控制技术;

4）板冲锻中,模具动作相对复杂,因此需要能实现更多动作的新型智能设备;

5）随着轻量化的需求,高强度材料应用越来越广,需要开发出适合于高强度材料成形的冲锻工艺。

关键词：

钣金;冲压;锻造;冲锻工艺

     

深厚淤泥中双排钢板桩结构安全稳定性研究

针对滨海地区深厚淤泥地基中双排钢板桩围堰结构受力复杂的问题,基于土力学理论,分别从运行工况下的抗剪切变形稳定、底部抗隆稳定、整体抗滑移稳定、抗倾覆稳定以及整体滑动稳定等方面进行分析,给出了安全稳定计算公式,同时通过数学理论推导计算,给出了钢板桩最小入土深度计算公式。以浙江省某大型围垦工程水闸的双排钢板桩围堰工程为例,依据该计算公式,得出最小入土深度建议值为17.01 m,与工程实际设计值18.50 m基本一致;同时利用有限元计算软件,对该工程中双排钢板桩围堰结构进行数值模拟计算分析,并将模拟结果与钢板桩实际水平变位监测资料进行对比分析,认为该双排钢板桩围堰结构设计安全可靠,可为相关工程应用提供参考。     

钢主缆与CFRP主缆悬索桥力学性能及极限跨径研究

运用解析法研究了在现有材料强度的基础上,钢主缆和CFRP主缆悬索桥的极限跨径。结果表明,跨径超过4 500 m后,钢主缆悬索桥的主缆直径将急剧增大,恒载所占比重超过全桥总荷载的95%,不宜采用;而CFRP主缆悬索桥在跨径超过5 000 m后,主缆面积仍能保持平稳增长,且远小于相同跨径下钢主缆所需面积,可行性高。此外,分别对主跨为1 500、2 000、3 000、4 000和5000m的钢主缆和CFRP主缆单跨悬索桥进行试设计,并对主缆、锚锭及桥塔受力、活载作用下的加劲梁挠度等力学性能进行了对比分析。得出:2 000 m以下的悬索桥钢主缆具有优势,而3 000 m以上的悬索桥采用CFRP主缆是可取的。