基于响应面法的复合材料气瓶含缺陷内胆屈曲可靠性分析

具有初始缺陷的内胆会对复合材料气瓶的服役性能造成严重危害，本文基于响应面法，提出了一种复合材料气瓶含初始缺陷内胆屈曲的可靠性分析方法。建立了铝合金6061内胆的T700/环氧复合材料气瓶的三维有限元模型，实现了复合材料气瓶内胆的收缩屈曲分析。基于响应面方法，构造了复合材料气瓶极限状态方程，并假设结构中的随机变量服从高斯分布，开展了考虑几何尺寸和凹陷尺寸变化的气瓶结构可靠性分析，结果表明，在气瓶内胆加工过程中，直筒段厚度的离散性会严重影响气瓶结构的可靠性；直筒段半径、直筒段长度、封头段半径和封头段厚度在通用加工误差内对气瓶结构的可靠性影响较小；对本文定型气瓶，当内胆表面的凹陷半径超过10 mm,且深度超过2 mm时，气瓶结构的可靠性会严重降低。     

高压气瓶工艺残余应力测试和分析

用X射线及磁记忆两种方法对压缩天然气的高压气瓶应力状态进行了系统分析,对一个气瓶整体制造工艺中的残余应力变化用X射线法进行了跟踪检测。考察了气瓶锻造后、淬火后及回火后外表面的残余应力状况,对相同测点进行了三次应力测试。为准确找到测点位置并寻求两种方法之间关系,在每次应力测试之前,均用金属磁记忆方法进行了先期检测。结果表明:锻造后应力水平不高,但磁记忆曲线有小幅波动,显示应力不均匀;淬火后表面具有较大压应力,最大达到0.86σS,且磁场亦有较大变化,个别点有明显应力集中;回火处理有效地消除了淬火残余应力,最大值小于0.17σS,应力均匀化,磁记忆曲线几乎无波动,效果良好。而从定量角度,残余应力和磁记忆两者之间没有明确的对应关系。对于磁记忆所显示的磁场强度变化处,用X射线法进行残余应力测试,结果并没有显示出较高的应力水平。说明两种方法不可互相替代,但以其各自的特点和优势可做互相补充。     

感应线圈在高压脉冲发生器中的应用

采用在高压脉冲发生器输出端并接感应线圈的方法．解决了高压脉冲发生器的同步输出和触发指示的技术问题．提高了高压脉冲发生器在实际应用中的可靠性和准确性。     

基于功能度量法的桁架结构非概率可靠性拓扑优化方法研究

在结构优化中,拓扑优化相比于尺寸优化和形状优化,设计空间更加广泛,因而能够取得更大的效益.近年来,结构拓扑优化逐渐成为人们研究的热点和难点.随着科学技术的发展,工程结构越来越复杂,材料本身和外部环境的不确定性影响加剧,因此在拓扑优化中需要考虑不确定性的影响.本文研究了桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题,用区间模型来量化不确定性,并利用参数顶点组合法来完成不确定性的传播分析,利用基于面积比的非概率可靠性指标构建可靠性拓扑优化模型,提出了功能度量法对原可靠性约束进行等价转化,从而克服了收敛性问题.采用移动渐近方法(MMA)对优化问题进行了求解.数值算例表明,本文提出的功能度量法能够很好地适用于桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题.     

大气环境空间用铜基摩擦材料摩擦学行为及可靠性寿命研究

本文中采用自主开发的空间摩擦试验机,模拟空间用摩擦副大负荷服役条件(400 N)进行摩擦循环试验,考察了大气环境下空间用铜基粉末冶金摩擦材料的摩擦磨损特性,探讨了摩擦副的可靠性寿命并揭示了其摩擦磨损机理.研究结果表明:摩擦副在模拟大负荷摩擦循环试验中,可划成三个阶段:第一阶段属可靠性使用阶段,摩擦系数合适而稳定,磨损机理以磨粒磨损和氧化磨损为主;第二阶段,摩擦特性发生失稳,摩擦系数周期性变化,磨损机理以氧化磨损为主,接触疲劳磨损为辅;第三阶段,摩擦系数波动较大,磨损机理转变为严重的接触疲劳磨损和氧化磨损,材料失效.     

用应力波方法,测定粘弹性材料的动态力学性能

本文用粘弹性材料中应力波的弥散及衰减特性的实验数据来计算材料的动态力学性能参数。用塑料杆的纵波实验,测定了材料的拉压复柔量,并探讨了用横波实验测定材料剪切复模量的方法及有关问题。由测定结果在理论分析中应用,讨论了结果的可靠性。     

爆炸与冲击高压法合成超硬材料

综述了人工合成超硬材料技术的发展，报导了用炸药爆炸及冲击波高压合成金刚石及纤锌矿型氮化硼两种硬材料的技术与结果，并简介了其应用情况。     

碳纤维缠绕铝内胆气瓶的有限元分析与自紧设计

碳纤维缠绕铝内胆气瓶应用广泛，由于贮气压力高，安全性特别重要。铝内胆外表缠绕碳纤维的气瓶的重量比金属气瓶轻很多，已从航天航空应用转向民用。这种气瓶的设计和制造，在我国，国家标准还没有公布，在国际上较多采用DOT CFFC标准。本文对气瓶进行深入的有限元分析，参考DOT CFFC标准来讨论气瓶的设计和自紧。如采用其他标准，做法是一样的。本文有限元分析采用ANSYS程序。     

用全息光弹性法解三维应力分析问题

本文介绍了进行三维应力分析的全息光弹性方法及有关技术,分析了全息光弹性方法的主要困难在于冻结材料的应力光学常数比B/A接近-0.5,并提供了一种新的光弹性材料制作和冻结工艺。这种材料冻结时的应力光学常数比可以远离-0.5。用这种材料制成的三维模型,可以通过全息光弹性方法获得三维应力的全应力实验解答。用这种方法测定了对径受压圆球和高压压头对称断面上的应力分布。实验结果和理论解进行了比较。     

磁驱动准等熵压缩下LY12铝的强度测量

高压高应变率加载下材料的强度研究一直是冲击动力学的一个难题,目前动态载荷下材料的高压强度测量主要是基于平板撞击技术,冲击温升和应变率效应对材料强度的影响难以分离. 基于小型磁驱动加载装置CQ-4,开展了磁驱动准等熵压缩下LY12 铝的声速和强度测量的实验研究,讨论了考虑加载-卸载过程时磁驱动压缩实验的负载电极设计、实验样品设计、数据处理与分析等内容,并获得了12 GPa 压力范围沿加载-卸载路径的声速变化和峰值压力点的强度数据.      

基于晶体塑性理论研究铝材料高压高应变率下的强度特性

为了了解金属材料在极端加载下复杂动态响应过程中的多种机制和效应，重点针对Al材料在高压、高应变率加载下的塑性变形机制，在经典晶体塑性模型的基础上，对其中的非线性弹性、位错动力学和硬化形式进行改进，建立适用于高压、高应变率加载下的热弹-黏塑性晶体塑性模型。该模型可以较好地描述单晶铝和多晶铝材料屈服强度随压力的变化过程，相比宏观模型，用该模型还获得了多晶Al材料在冲击加载下的织构演化规律，揭示了织构择优取向行为和压力的关系。     

复合材料层合板的可靠性和优化问题的研究进展

纤维增强复合材料是由高强度、低密度的纤维材料与基体组成, 具有很多其它材料所不具有的特性, 其应用范围越来越大. 复合材料的机械性能与加工制造等过程密切相关, 其材料性能的离散度较大, 因此考虑不确定性因素的结构可靠性分析非常必要. 可设计性是复合材料的另一个特点, 因此复合材料结构的优化设计也是研究的热点之一. 本文讨论了复合材料层合板结构的可靠性分析方法, 优化设计, 可靠性优化设计以及鲁棒优化等, 并对其发展趋势作出展望.      

塑封硅器件中介电薄膜的温湿效应分析

随着铜互连以及 low-k电介质在超大规模集成电路中地广泛使用,low-k电介质的机械完整性及其对互连可靠性变得更加重要. 影响介电膜的机械完整性和互连可靠性的因素包括介电膜的工艺制程, 芯片与封装材料的相互影响, 以及环境温度和湿度的影响.本文研究集中于了解环境温度和湿度对塑封硅器件中介电薄膜的可靠性影响. 采用快速温度和湿度实验条件,对塑封硅器件中介电薄膜受水分和温度损伤的敏感性进行了分析. 运用商业有限元(FEA)分析软件, 对水分在塑封材料和硅器件中的扩散过程进行了建模及仔细分析. 并对硅器件周边密封圈的防水分扩散效力进行了研究. 通过这一系列实验与分析,对塑封硅器件中介电薄膜的温湿效应有了完整地了解,并提出和建立了相关的物理模型和经验公式.运用这物理模型和经验公式可对在各种使用环境温度和湿度条件下,塑封硅器件中介电薄膜的可靠性进行评估及分析.     

基于"梁段"跨中FRP-混凝土界面剪应力数值计算

纤维复合材料(FRP)加固混凝土梁跨中可能发生剥离破坏,研究者已提出几种计算FRP-混凝土粘结界面剪应力τ的方法,但所得结果有较大的差异.本文先通过典型的FRP-混凝土界面的粘结-滑移本构关系和FRP加固梁实验结果,评估既有计算方法存在的问题.进而提出一个简单的"梁段"有限元计算模型,并证实其合理性和可靠性.再用此模型计算讨论了多种参数影响下的FRP-混凝土界面剪应力τ分布特征.基于实验研究和有限元计算结果,指出FRP-混凝土界面剪应力最大值τu不适合作为剥离破坏准则,并建议考虑将滑移量最大值δ作为FRP-混凝土界面的剥离破坏准则.     

可靠性最大的结构优化设计

1.引言 以航空工业为主要应用对象的结构优化,很多研究课题都是寻求材料最优分布,使结构重量最轻。目前,结构优化的应用逐渐扩展到其它领域,在这些工业部门人们常常更关心结构的可靠性,希望在给定材料体积条件下合理分布结构材料,使结构的可靠性尽可能地大。或者研究一个用料省、可靠性大的折衷方案。     

风沙环境下钢结构涂层低角度冲蚀特性研究

针对风沙环境中钢结构涂层长期受冲蚀,涂层破坏直接降低钢结构体系耐久性的现状,采用能模拟风沙环境的气流挟沙喷射法对钢结构涂层试件进行了低角度冲蚀试验,用失重测量法测定涂层冲蚀失重量与沙剂量和冲击速度关系,进而评定冲蚀程度,用扫描电镜(SEM)观测分析涂层冲蚀区的微观形貌来分析冲蚀机理,并提出了涂层冲蚀程度评价计算公式.结果表明:涂层冲蚀失重量随沙剂量和冲击速度的增大而增加;低角度冲蚀主要为微切削作用,材料硬度起决定因素,高角度冲蚀主要为冲蚀挤压变形作用,材料韧性起决定作用,由于涂层材料硬度低而韧性高,故在低冲角下其受冲蚀程度严重;验证了评价计算公式用于评价涂层冲蚀程度的可靠性.研究结果将为准确评价风沙区钢结构体系耐久性提供依据.     

HOPKINSON冲击拉杆的改进及应用

本文给出用Hopkinson空心杆代替实心杆进行材料动态拉伸性能测试实验研究。实践证明,Hopkinson空心杆比实心杆有明显优点,我们利用了空心杆测试材料动态拉伸性能,使测试结果较实心杆有明显改进。 为了证明空心杆的动态可靠性,本文用二维动力有限元法分析了空心杆的一维性。     

结构可靠性仿真方法研究简

可靠性仿真是对复杂结构系统进行可靠性分析计算最为有效的方法,引起了研究者越来越广泛的关注. 综合目前结构可靠性仿真方法研究现状,介绍了蒙特卡罗（Monte-Carlo,MC）法、极限状态方程重构法、随机有限元法（stochastic finite element method,SFEM）进行结构可靠性仿真计算的特点及发展现状,归纳了固体火箭发动机（solid rocket motor,SRM）结构可靠性的特点及当前进行仿真的方法;并在此基础上分析了目前结构可靠性仿真方法及对SRM 结构可靠性进行仿真分析计算时存在的不足及需要进一步研究的内容.     

结构非概率集合可靠性模型

针对概率可靠性模型和模糊可靠性模型关于原始数据要求高的局限性，将影 响结构可靠性的不确定性信息用区间集合来描述，提出了一种新的结构可靠性分析的非概率 集合模型. 以建立的结构应力-强度非概率集合干涉模型为基础，用结构安全域的体积与 基本区间变量域的总体积之比作为结构非概率集合可靠性的度量，相对于 前人的研究结果具有更加明确的意义，并证明了它与概率可靠性度量 的相容性.     

连续体结构非概率可靠性拓扑优化

基于非概率可靠性 指标的定义，考虑材料、几何及荷载大小的不确定性，提出以结构体积最小化为目标、具有 位移非概率可靠性约束的三维连续体拓扑优化数学模型. 采用目标性能方法对优化模型进行 转换，给出目标性能值的伴随法灵敏度分析算法，利用数学规划法实现优化问题的求解. 数 值算例验证了所提出优化模型的正确性及算法的有效性，并指出相对于确定性优化而言，非 概率可靠性拓扑优化能够给出在考虑不确定参数和荷载条件下更合理的材料分布.