黄瓜卷须Ⅰ:自盘卷拉拽

黄瓜卷须自盘卷形成的螺旋弹簧与普通的弹簧不同,存在“换向节”(变换螺旋的旋向,使左手螺旋为右手螺旋,或者反过来),使卷须在两端固定(拴住)的情形下能够自盘卷拉拽.老卷须具有奇妙的力学行为,受拉时盘卷圈数不是减少,而是增加,拉伸刚度也增加,实现了固定和保护植株的功能优化.第Ⅱ部分将继续探源其中的力学机理,介绍黄瓜卷须的组织、力学模型和北京航空航天大学据此开发的选修实验.     

卫星用复合材料压力容器力学特性研究

为了研究航天复合材料压力容器内衬与复合材料双层壳体的力学特性,通过优化复合材料网格理论算法,针对钛合金内衬(TC4)/碳纤维(T1000GB)缠绕柱形复合材料压力容器进行了应力应变特性分析.以纤维预紧应力为自变量,研究其对内衬/纤维双层壳体在预紧压力、工作压力、验证压力和爆破压力下应力的影响,提出了优化设计的解析解法,指出内衬与复合层力学特性对容器性能的影响机理,为结构设计和同类产品设计提供了计算方法和理论指导.     

织物中的力学问题

 织物既结实又柔软，用力学的术语讲，是织物的拉伸强度较高、 弯曲刚度很低且容易屈曲(褶皱),这使得用织物做成的衣服穿起来既 耐穿又舒服. 织物的这些优良特性源于纱线的纤维丛结构和织物的 编织结构. 对织物力学性质的深入研究使得“试衣系统”的研制成为 可能. “试衣系统”将会带来一个更加张扬个性、更加五彩缤纷的着 装新时代.     

井眼轨迹控制工具主轴载荷与造斜能力关系研究

井眼轨迹控制工具是随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井工具.在复杂工况下,主轴承受钻压、扭矩和偏置机构作用力等,十分复杂.在课题组前期研究的基础上,对样机主轴的力学行为开展了进一步的研究,在建立主轴静力学模型的基础上,分析了工具外壳刚度、偏置机构安装位置等因素对主轴力学行为与造斜能力的影响规律.研究发现,主轴下端偏转角、偏心机构作用力和最大截面弯矩会随着偏心位移增加呈线性增加;随着外壳刚度的增加和偏置机构安装的位置与上支撑轴承之间距离的增加,工具造斜能力也会增强;通过分析偏置机构安装位置和外壳刚度对主轴力学行为的影响规律发现,随着外壳刚度的增大和偏置机构安装位置与上支撑轴承之间距离的增大,主轴最大截面弯矩也会增大.最后,给出了最佳的外壳刚度与偏置机构安装位置建议.     

变刚度梁柱理论及其应用

为解决井斜控制实践中存在的不等截面尺寸梁柱问题, 讨论了典型的变刚度纵横弯曲梁力学 模型. 根据变刚度梁柱变形的挠曲线微分方程和边界条件及连续条件, 得到了梁柱变形和端 部转角的解析计算式, 进而应用梁柱理论叠加原理可解决有集中力作用下的井下控制工具和 带变径稳定器的底部钻具组合(BHA)受力分析问题. 变刚度梁柱理论在BHA力学分析中得到了 成功应用, 为井下控制工具设计、钻具组合优化及井斜控制提供了理论依据.     

车用发动机自动张紧器静态力学特性实测分析

自动张紧器是发动机前端附件驱动系统(front and accessory drive, FEAD)中,用于减小张紧轮两侧带段张力波动和带段横向振动位移的主要零部件之一. 张紧器的静态力学特性的评价参数包括张紧器的静刚度、初始扭矩和阻尼系数. 介绍了张紧器力-位移曲线的实验方法,以及张紧器扭矩-角位移曲线、性能评价参数的求解方法. 张紧器静态力学特性实测数据,为FEAD 系统静态、动态特性计算提供数据基础. 实验方法为类似旋转运动件的扭转静刚度测试提供参考.     

含分层损伤的变角度纤维层合板后屈曲力学行为研究

变角度（Variable angle tow,简称VAT）纤维复合材料层合板的纤维方向能够连续变化．相较于传统的直线纤维层合板,此类层合板通过刚度变化,整体的屈曲性能可以得到很大的提升．本文利用ABAQUS 自带的粘结单元(Cohesive Element)对预制圆形分层的变角度纤维复合材料层合板进行了后屈曲力学行为研究,得出载荷位移曲线,以及分层裂纹萌生和扩展的情况．然后本文分析了预制分层尺寸对板的刚度、前后屈曲阶段和裂纹萌生及扩展的影响．最后通过变角度纤维层合板和直线纤维层合板的后屈曲力学行为进行对比,深入探索了变角度复合材料层合板在抵抗分层裂纹萌生和扩展方面的优势．     

高造斜井眼轨迹控制工具主轴力学行为研究与优化设计

依据高造斜井眼轨迹控制工具的基本结构,建立实际工况下的主轴力学模型.分析了钻压、偏置机构的偏距对主轴力学行为的影响规律,分析得出,外壳与主轴存在较强的相互作用;增加钻压会降低钻头偏转角、偏置机构作用力和主轴最大截面弯矩;钻头偏转角、偏置机构作用力和主轴最大截面弯矩随着偏置机构偏距的增加而线性增加.通过分析偏置机构安装位置、主轴刚度对主轴力学行为的影响规律得出,降低主轴刚度能有效减小偏置机构作用力和主轴最大截面弯矩,且不影响钻头的偏转角.该分析能有效指导高造斜井眼轨迹控制工具的设计与现场应用.     

蜘蛛丝Ⅰ:超级力学性能

介绍蜘蛛丝既有优异的强度、也有优异的延伸率、韧性和适中的刚度,这使得蜘蛛网承受静载和昆虫冲击的能力均超过其他人造和天然材料,无愧超级生物材料的称号.蜘蛛丝的力学性能随应变率的增加而增加,进一步提高了蜘蛛网的抗昆虫冲击能力.蜘蛛丝的黏弹性性质和捕捉丝的黏性能有效防止捕获的猎物被弹出.本文第II部分介绍赋予蜘蛛丝的超级力学性能的自组装分级微结构,第III部分介绍蜘蛛网超级抗损伤和超级带缺陷工作能力的力学奥秘.     

渐近均匀化理论预报缝纫复合材料弹性性能

基于缝纫复合材料的结构特征,假定其具有周期性细观结构.利用渐近均匀化方法并结合摄动技术建立一系列控制方程,考虑由于缝纫扰动造成的材料的非均匀分布,由此确定缝纫复合材料的宏观等效性能.已有的试验结果相比较,本文预报结果与试验吻合较好.研究发现,缝纫造成了层合板刚度的下降,在面内方向缝纫密度越大,刚度降低越明显.缝纫产生的纤维变形区的宽度增加对刚度有利,纤维变形区的长度对拉伸刚度影响不大.并对缝纫参数对缝合板性能的影响进行了预报,为实际工程问题提供了预测材料性能的方法.     

双层滑片回转运动机构的力学特性

建立双层滑片运动机构的力学模型，并全面分析其力学特性，通过分析发现，与机械摩擦损失相比，双层滑片之间相对运动产生的粘性磨擦损失很小，可以忽略不计，采用双层滑片能够明显改善滑片端部的密封效果，减轻滑片的磨擦磨损，但滑片应力有所增加，强度有所降低，厚度比对双层滑片的受力及摩擦磨损影响很小，只对强度产生较大影响，从增加强度和便于加工的角度考虑，优化出双层滑片机构厚度的比的适宜值。     

酚醛纤维增强纸基摩擦材料的性能研究

采用湿式成型工艺制备出5种不同酚醛纤维含量的纸基摩擦材料,研究了酚醛纤维含量对纸基摩擦材料各项性能的影响.通过力学试验机测试了材料剪切强度和压缩-回弹性能,利用同步热分析仪和湿式摩擦试验机测试了材料热性能及摩擦磨损性能,通过扫描电镜观察材料摩擦表面和剪切断裂面的微观形貌.结果表明:随着酚醛纤维含量的增加,材料层间剪切强度逐渐提高,而压缩率变化较小,回弹率先增大后减小;材料耐热性随酚醛纤维含量的增加而降低;随着酚醛纤维含量的增加,磨损率逐渐降低,同时摩擦系数保持稳定.     

错位铺层拼接层合板力学性能分析与模拟方法探索

针对特殊使用条件,需使用单向带逐层拼接或对接方法制备复合材料层合板,层合板内存在大量的,有意设计的间断点.论文首先通过多种方法测定试件不同位置应变数据来计算不同参数下刚度值变化情况,然后基于可反映错位铺层拼接层合板结构的细观尺度,使用ABAQUS有限元,将层合板中存在间断的增强纤维视为rebar-layer插入树脂基体,建立表征结构、纤维体积百分含量相符的等效模型进行模拟.经对比模拟与试验结果可见,该方法模拟结果准确,贴近真实情况;有效反映出参数不同所引起试样刚度变化特征.     

有限弹塑性变形的几何模型1)

以连续介质力学内变量理论为基础,建立了一个以材料内部微结构变量为底流形,材料外部变形状态为对应纤维的材料状态纤维丛模型,使材料的力学特性与模型的几何性质自然对应起来.在模型上讨论和分析了有限弹塑性变形中变形梯度的Lee和Clifton的分解和联系,并证明了塑性变形为沿内变量演化在纤维丛的水平空间的运动.由此获得了塑性变形随内变量演化的变化方程和塑性速率梯度与内变演化的协调关系.     

胞质分裂力学及其分子生物学机制的研究

胞质分裂通过一系列的形态学变化使母细胞一分为二生成两个子细胞,几乎整个胞质分裂过程都伴随着力学现象.形成刚度或黏弹性互不相同的区域对细胞形态的改变至关重要,特殊肌动蛋白与交联蛋白是导致细胞局部刚度改变的重要因素.因此有必要深入理解细胞如何变形、以及促进细胞变形的材料特性及其分子生物学基础.本文将针对细胞的力学特性、胞质分裂中的力学现象以及分子生物学基础进行讨论.      

双层碳纳米管中的周向导波

考虑双层碳纳米管的层间范德华力,采用连续介质力学的波动理论,建立了双层碳纳米管中周向导波传播模型,研究周向导波的频散现象.通过与单层碳纳米管结果的比较表明,双层碳纳米管中周向导波的传播表现出更为明显的频散特性,出现更多的模态干涉现象,并发现在某些特殊频率处出现成对模态的消失与新启现象.     

谱元法研究桁架结构的振动带隙特性

采用谱元法研究了桁架周期结构的带隙特性.从杆和梁的运动方程出发,推导出与频率相关的插值函数,得到了杆单元和梁单元的动力学刚度矩阵.在频域下将铰结构考虑为一个谱单元,并推导出铰单元的动力学刚度矩阵.将杆/梁单元和铰单元加以整合得到整体结构的动力学刚度阵,进而建立整体结构的运动方程.通过求解整体结构的动力学方程,获得结构的频域响应,进而研究结构的带隙特性.本文将谱元法求解得到的固有频率结果与有限元法进行了对比,分析了单胞数量和材料的变化对结构带隙特性的影响,拓展了谱元法的应用领域.     

试验机刚度测试技术

本文分析了试验机的刚度构成,提出了测试试验机刚度的活塞行程测量法,并用此法校核了 MTS815.02电液伺服控制岩石力学试验机的刚度,把活塞行程测量法应用于万能液压试验机的刚度测试,提出了自动绘图仪测量法,此法简单易行,精度也较高.     

循环荷载作用下聚丙烯纤维再生混凝土受压性能试验研究

为研究循环荷载作用下聚丙烯纤维再生混凝土(PFRAC)的力学性能，以粗骨料取代率、纤维掺量、加载速率为变化参数，设计了78个圆柱体试件进行单轴循环受压试验。通过试验观察PFRAC的破坏形态，获取了应力-应变曲线、峰值应力、峰值应变、刚度退化等重要指标，研究了不同变化参数对其力学性能指标的影响规律，得到了循环荷载作用下聚丙烯纤维对再生混凝土的阻裂机理。结果表明：循环荷载作用下PFRAC主要发生斜向劈裂破坏；随着聚丙烯纤维掺量的增加，试件表面主裂缝宽度减小；循环荷载下PFRAC试件受压应力-应变曲线包络线与单调受压应力-应变曲线相似；聚丙烯纤维的加入可显著改善PFRAC循环荷载下的力学性能，随着纤维掺量的增加，峰值应力、弹性刚度比先增大后减小；纤维掺量为0.9%时的纤维改性效果最优，峰值应力和峰值刚度比分别提高了4.4%和7.4%。     

帘线角对子午线轮胎力学性能的影响——基于含复杂花纹的轮胎有限元静力分析研究

使用组合模型技术构建了计及复杂胎面花纹且具有不同带束层帘线角的一系列轮胎有限元模型,所有模型沿轮胎周向的网格均是非均匀划分的,在接地区划分得较精细以得到更精确的分析结果;使用多种试验结果与计算结果对比的方法对模型和算法进行了较充分的考评;在此基础上研究了带束层帘线角对静负荷状态下轮胎结构力学性能的影响.研究结果表明,轮胎径向刚度随帘线角的增加而减小,并在帘线角超过25.4°后急剧减小;胎肩部橡胶危险区域的应力应变水平随帘线角的增加先增加后减小,并均在19.4°附近达到最大值.此外,带束层帘线沿横向变角度铺设的轮胎具有较好的力学性能,在保证较高径向刚度的同时,改善了带束层帘线和胎肩部橡胶的受力状况.