周期性多孔材料等效剪切模量与尺寸效应研究

提出了以圆筒扭转力学模型为基础, 预测周期性多孔材料等效剪切模量及其研究尺寸效应的一种简单有效计算方法. 以方形孔和圆形孔两种典型多孔材料为例进行了数值计算求解;同时, 建立了几何参数随体胞尺寸缩放因子$n$的解析关系, 证明了两种构型的周期性多孔材料的等效剪切模量均随尺寸缩放因子$n$的增大而减小. 当$n to infty$时, 即体胞尺寸相对整体结构无限小时, 多孔材料的等效剪切模量趋近收敛于一个恒定值;当体胞的材料体分比增大时, 多孔材料等效剪切模量也随之增大. 此外, 依据周期性多孔材料的结构对称特性, 使用体胞子结构有限元计算模型进行等效剪切模量及其尺寸效应的预测, 极大地提高了计算效率.     

纺织结构复合材料的力学性能研究

从纺织几何学入手,通过对纺织结构复合材料细胞构型的分析,建立其刚度矩阵和本构关系,并结合纺织结构复合材料的损伤和演化规律分析,完整地描述纺织结构复合材料的力学特点.着重讨论物理概念和研究方法,以促进了解纺织复合材料的分析理论和它的工程应用.      

蜂窝夹层板结构等效模型比较分析

在对蜂窝夹层板结构进行有限元分析时,要对其进行等效处理,采取等效方法的合理性将直接影响到计算结果的准确性.分别采用Reissner理论、Hoff理论、三明治夹芯板理论三种不同的等效方法建立有限元模型,然后进行了静力分析和模态分析,并将每种等效方法的计算结果与实体单元建立的蜂窝夹层板模型计算结果进行了比较.与Reissn...     

复合材料结构几何非线性分析

本文采用退化的等参壳元分析了复合材料板、壳结构的几何非线性特性。数值计算表明：与各向同性材料不同,即使在很小的载荷和挠度下,几何非线性对复合材料结构的影响也是相当显著的。     

预测非线性系统随机响应的等效非线性系统法

本文提出了预测拟李亚普诺夫系统随机响应的一种新的近似方法——等效非线性系统法.文中阐述了该方法的基本思想与物理基础,以及与能量包线随机平均法之间的关系。与数字模拟结果的比较表明,该方法给出令人满意的结果.     

弹性薄板结构的等效激励谱反演问题研究

在声纳基阵腔内机械自噪声预报问题的研究中,确定平台区激励一直是个难题,考虑振源设备激励向声纳部位传播过程的复杂性,通过测量平台区振动响应对其外部激励情况进行估算是最具可行性的一种方法。本文根据弹性薄板结构的振动模态理论和简支边矩形薄板的Navier解法,详细探讨了在外部激励的分布状态未知或难以确定的情况下,基于响应相似原则进行等效激励虚拟假设,利用实测板壳结构振动响应和模态参数对等效激励进行反演计算的一般原理方法,分别用解析法和有限元法对等效激励估计实验方案中影响结果可靠性的主要因素进行了分析论证。结果表明,等效激励法是一种适用于激励作用位置缺失情况下,可靠的便于工程应用的环境激励反演评估方法。     

结构非线性振动及其控制系统的等效力学模型研究

研究了结构非线性振动及其控制系统的等效力学模型建立问题,对结构进行等效线性化处理;对状态变量的观测,仅测量结构的前几个位移。将随机激励和观测噪声等维化处理后,导出了结构非线性振动及其控制系统的等效力学模型。通过等效力学模型的应用研究,得出了多高层结构在风与地震作用下的多维与一维等效力学模型、等效振型力学模型及其线性力学模型,给出了等效力学模型在多高层结构自适应抗风抗震控制中的应用。     

大变形下周期性轴对称多孔微结构等效导热系数分析

周期性多孔微结构广泛应用于新型柔性变体飞行器结构设计中。飞行器高速运行产生大量热的同时会发生严重的变形,多孔微结构的变形将直接影响到结构的散热效果。目前,关于周期性多孔微结构变形与等效导热系数之间的关系尚未得到充分的研究。因此,本文开展大变形下三种周期性轴对称多孔微结构等效导热系数分析研究。基于逆向运动非线性分析方法,建立了考虑均匀压缩位移载荷下三种微结构大变形非线性分析模型,实现了三种微结构发生大变形下变形前结构形状的求解。利用稳态热传导方法求解变形前后结构的等效导热系数,并对比探讨变形与等效导热系数的变化规律。研究结果表明,大变形情况下,随着压缩位移的增大,周期性轴对称多孔微结构变形前形状发生显著变化,等效导热系数的变化量最大接近90%,因此需考虑大变形下微结构等效导热系数的变化。本研究为大变形情况下多孔微结构的传热设计提供了理论依据。     

碳纳米管的力学性能及碳纳米管复合材料研究

对碳纳米管力学行为和碳纳米管复合材料的研究文献进行了综述.首先介绍了碳纳米管结构稳定性和力学性能的研究进展,包括理论模拟和实验的研究结果.结果表明,碳纳米管有着优异的力学性能,其在复合材料应用方面有着巨大的潜力.然后,系统地总结了碳纳米管在增强高分子材料、金属材料和陶瓷材料方面的应用,指出外场力传递效应是值得关注的课题.最后,对该领域工作做了一些讨论和展望.      

TA2/AZ31B/2024Al爆炸焊接复合板界面微观结构特征及其动态力学性能

运用平行法爆炸焊接工艺,开展了TA2/AZ31B/2024Al多层轻质金属板材爆炸焊接实验。通过扫描电镜、电子背散射衍射、分离式霍普金森压杆及三维轮廓扫描等测试技术,对多层爆炸焊接复合板界面微观结构特征、材料物相变化规律、复合板材动态力学性能及材料冲击断口特征开展了系统研究。研究结果表明：焊后多层轻质金属复合板的4个焊接界面均呈现出爆炸焊接特有的波形结构特征,结合界面处无明显缺陷,总体焊接质量良好。结合界面处晶粒发生细化并形成细晶区,1060Al过渡层内晶粒组织由于强塑性变形呈现典型的拉长层状晶粒特征,4个结合界面处均出现明显的变形织构与再结晶织构特征。沿X方向的试样最大动态抗压强度达605 MPa,分层断口界面三维形貌呈现近似水面波纹的独特结构特征。沿Z方向的试样最大动态抗压强度达390 MPa,断口界面三维形貌呈现明显的纤维状韧性断裂特征。     

基板厚度对爆炸复合材料界面状态的影响

本文在试验的基础上,通过数值计算,验证了基板厚度对爆炸复合材料界面状态的影响。提出了当量厚度的概念,并从理论上进行了分析说明。从而丰富和发展了爆炸焊接的成波机理。     

Novel mechanical behavior of periodic structure with the pattern transformation

In periodic cellular structures, novel pattern transformations are triggered by a reversible elastic instability under the axial compression. Based on the deformation-triggered new pattern, periodic cellular structures can achieve special mechanical properties. In this paper, the designed architecture materials which include elastomer matrixes containing empty holes or filled holes with hydrogel material are modeled and simulated to investigate the mechanical property of the periodic materials. By analyzing the relationship between nominal stress and nominal strain of periodic material, and the corresponding deformed patterns, the influence of geometry and shapes of the holes on the mechanical property of architecture material is studied in more details. We hope this study can provide future perspectives for the deformation-triggered periodic structures.     

复合材料型材腹板局部屈曲分析

选取恰当的屈曲形函数,利用瑞利—里兹法求得了边界为转动或扭转加劲肋约束的正交各向异性板在平面剪切和轴向压缩作用下的局部屈曲解析解.给出了各种截面形式FRP复合材料型材相邻板件之间约束刚度的近似表达式,并将求得的解应用到型材腹板的局部屈曲分析中;将求得的解析解和有限元解进行对比,结果吻合良好.扩展了正交各向异性简支板和固支板受到均匀压力和均匀剪力作用的相互作用方程.     

Effective elastic moduli of periodic granular composite with transversely isotropic phases

We find a rigorous solution describing the macroscopically uniform stress state of a periodic granular composite with transversely isotropic phases. The structure of the composite is modeled by a cube containing a finite number of arbitrarily arranged and oriented, transversely isotropic spherical inclusions. This provides the model with a flexible means of describing the microstructure. Applying periodic vector solutions and local expansion formulas reduces the initial boundary-value problem to a system of linear algebraic equations. By averaging the solution over the unit cell, we derived exact finite expressions for the components of the effective stiffness tensor. The numerical data presented help to evaluate the efficiency of the method and the limits of applicability of available approximate theories.Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 40, No. 9, pp. 123–130, September 2004.     

MoS2基复合薄膜制备及其结构与摩擦学性能研究

利用多靶磁控溅射法制备MoS_2基系列复合薄膜,通过扫描电子显微镜、X-ray衍射、拉曼光谱对薄膜微观形貌及晶体结构进行表征,利用纳米压入表征薄膜硬度及弹性模量,通过微动摩擦磨损试验对比分析了该系列薄膜在大气环境下的润滑性能.研究结果表明:MoS_2薄膜中复合C、Ti元素可有效抑制薄膜生长过程中柱状结构的形成,薄膜更为致密;复合薄膜的摩擦系数及磨损率显著降低.其中,MoS_2+C+Ti三元复合薄膜硬度为7.43 GPa,其弹性模量及弹性恢复量分别为98.1 GPa和61.7%.在大气环境(RH 35%~50%)下,法向载荷10 N时MoS_2+C+Ti薄膜具有最低的磨损率4.67×10–17 m~3/(N·m),该薄膜在不同载荷的微动摩擦试验中均具有最好的承载力.     

MAIN FACTORS IN PREPARATION OF ANTIBACTERIAL PARTICLES／PVC COMPOSITE

Zirconium phosphate containing silver was chosen as antibacterial particles in preparing antibacterial particles/PVC composite. The effect of surface property of the antibacterial particles and of their filler content on the properties of antibacterial particles/PVC composite was studied. The effect of the interracial compatibility on mechanical properties of the composite was also discussed. Experimental results showed that the antibacterial PVC composite had good antibacterial property, reaching almost 100% bacteriostatic level at an antibacterial powder filler content of 1.5phr.     

Thermal post-buckling analysis of imperfect laminated plates using a higher-order shear deformation theory

Thermal post-buckling analysis is presented for a simply supported, composite laminated plate subjected to uniform or non-uniform tent-like temperature loading. The initial geometrical imperfection of the plate is taken into account. The formulations are based on the Reddy's higher-order shear deformation plate theory, and include thermal effects. The analysis uses a mixed Galerkin-perturbation technique to determine thermal buckling loads and post-buckling equilibrium paths. Numerical examples cover the performances of perfect and imperfect, antisymmetrically angle-ply and symmetrically cross-ply laminated plates. The effects played by transverse shear deformation, thermal load ratio, plate aspect ratio, total number of plies, fiber orientation and initial geometrical imperfections are studied. Typical results are presented in dimensionless graphical form.     

一种正交各向异性板的等效各向同性板计算法

上、下表面平整的正交各向异性板的有效抗扭刚度是2个主方向抗弯刚度的几何平均值. 根据这一特性、从正交各向异性板挠曲面的偏微分方程出发,保持一个主方向尺寸不变,另一主方向的尺寸做线性缩放,保持弹性模量与第一主方向相同,泊松比取2个主方向泊松比的几何平均值,将这类正交各向异性板等效为一块各向同性板;通过分析得到：各向同性板任意点的挠度就是原正交各向异性板对应点的挠度,各对应点内力之间存在简单的比例关系,该文的方法将为工程技术人员提供方便,同时可以更加直观的认识正交各向异性板的受力.