微纳成型力学

利用材料的塑性变形能力制造各种零部件被广泛应用于汽车、航空航天、消费电子和医疗设备等领域. 随着器件小型化的发展趋势, 开发新的微纳成型 (或微纳尺度塑性变形) 工艺成为制造业发展的核心问题之一. 近年来, 产业界和学术界对微纳成型技术进行了广泛的研究, 在开发微纳成型工艺、深入理解尺寸效应和变形行为等方面都取得了显著进展. 本文将聚焦不同材料体系如聚合物、非晶合金与晶体金属在微纳成型过程中的变形机理及其尺寸效应, 综述微纳成型技术的最新研究进展. 最后, 对金属微纳成型面临的技术挑战及其关键力学问题进行展望.      

复合材料缠绕壳体结构成型和使用过程多场分析的研究进展

综述了复合材料缠绕壳体结构成型和使用过程的多场分析的国内外近代研究进展, 其中包括:缠绕成型工艺,固化工艺,超压工艺,使用过程中的应力分析,低速冲击损伤等相关问题. 在此基础上, 着重介绍了倍受航天界所关注的含薄壁金属内衬的复合材料缠绕容器的成型工艺和低速冲击损伤一体化研究工作, 并提出了该领域今后还需进一步研究的内容.      

缝合复合材料制备工艺和力学性能研究

从缝合复合材料的工程实际应用、工艺、力学性能、分析方法等方面对缝合复合材料的制备工艺和力学性能研究发展状况进行了比较全面系统的阐述与分析,重点介绍了缝合复合材料的各种力学性能及其强度分析模型.在强度分析模型中, 介绍了弹性矩阵场函数和缝合复合材料强度场的概念.缝合复合材料在结构整体性、层间性能以及低速冲击损伤阻抗等方面具有明显的优势,克服了普通层合板层间性能以及低速冲击后压缩性能低的弱点. 但是,缝合复合材料的工艺相对比较复杂,缝合对层合板的部分面内力学性能存在一定的负面影响,而且在湿热环境条件下其层间强度高的优势无法发挥.在选用缝合时,应根据所用层合板的铺层顺序及其使用的环境条件,同时还应兼顾缝合对铺层面内力学性能的影响, 决定是否使用缝合结构.在湿热性能要求不高的结构中, 如导弹结构,缝合复合材料已经得到了很好的应用.      

碳纤维复合材料金字塔点阵结构制备工艺及力学性能研究

本文针对碳纤维复合材料点阵结构,从结构设计、制备工艺、平压性能、剪切性能等方面对其进行试验表征及理论模型研究.设计四种成型碳纤维复合材料金字塔点阵结构的思想,并采用一种新的制备工艺即预浸料二次成型工艺制备试样,试验结果表明,该工艺能最大程度发挥纤维增强潜力.通过实验揭示在平压载荷下杆件屈曲、杆件断裂、杆件分层脱胶失效机理,在剪切载荷下杆件屈曲、杆件分层、杆件脱胶失效机理,基于结构力学基础原理,建立相应理论模型,经过修正之后的理论模型均能较好预报典型载荷下力学性能.本文研究发现碳纤维复合材料金字塔点阵结构具有密度低、比强度大、比刚度高等优点,且芯子中具有大量空间,可以制备轻质多功能结构.     

人工智能在复合材料研究中的应用

复合材料以其轻质高强高模、可设计性强等优点成为结构轻量化的重要用材. 然而, 随着复合材料组分、结构以及性能需求的日益复杂化, 以实验观测、理论建模和数值模拟为主体的传统研究范式, 在复合材料力学性能分析、设计和制造等方面遇到了新的科学问题与技术瓶颈. 其中, 实验观测不足、理论模型缺乏、数值分析受限、结果验证困难等问题在一定程度上制约了先进复合材料在面向未来工程领域中应用的发展. 人工智能方法以数据驱动的模型替代传统研究中的数学力学模型, 直接由高维高通量数据建立变量间的复杂关系, 捕捉传统力学研究方法难以发现的规律, 在复杂系统的分析、预测、优化方面拥有与生俱来的优势. 而通过人工智能赋能来寻求复合材料中传统研究方法所面临难题的新的解决方案, 目前已成为复合材料研究领域的发展趋势. 本文综述并评价了人工智能方法在复合材料性能预测、优化设计、制造检测及健康监测等方面的研究进展, 并对未来发展方向进行了探讨和展望.      

复合材料结构力学的迫切问题

目前复合材料在机器制造业的各部门中得到了广泛的应用,并且是近年来在理论方面和应用方面的工作中加强研究的对象。对这类材料的兴趣,首先是因为它们具有与传统结构材料(金属合金)大不相同的综合性质和特点,并且总合起来看,它们既开辟了改进各种各样用途的现有结构的广泛的可能性,也开辟了研制新的有前途的结构形状和工艺过程的广泛的可能性。      

自润滑复合材料及其在航空工业上的应用

自润滑复合材料是由两种或更多种组份复合而成的。它同其他固体润滑材料相比,有着独特的性能。因而,近年来发展迅速,并在国防和民用工业上广泛使用。本文主要介绍自润滑复合材料的类型、特性、制造和国外在航空工业上的一些应用。     

天然纤维增强复合材料力学性能及其应用

本文介绍了天然纤维的化学成分、结构以及力学性能;综述了天然纤维的表面处理方式,分析了其作用机理,并讨论了表面处理对其复合材料力学性能的影响;从增强体形式出发,介绍了短纤维、纤维毡、纤维织物以及单向纤维增强复合材料,并研究了成型工艺、纤维含量和表面处理等对其拉伸、弯曲、界面性能和冲击强度以及断裂韧性的影响;最后总结了天然纤维增强复合材料在汽车、建筑土木等领域的应用现状,并展望了其发展和应用前景。     

复合材料在我国的发展和研究概况

近六、七年来在我国力学界和材料科学界中正在掀起一个对复合材料科学技术的研究热潮。然而,我国近代有关复合材料的研究工作可以追溯到五十年代末或六十年代初期。早在1958年,在国家建材总局的领导下玻璃纤维丝及其小批量产品顺利地研制生产成功。当时这一产品给予了一个新的名称,称为"玻璃钢"。其意思是象钢那样坚强的玻璃。自此以后,玻璃纤维复合材料的生产技术逐年提高,有很大的进展;并且随着技术的改进,由玻璃钢制造的产品也逐步发展到了一个相当广泛的领域。由于它的机械性能的不断改进,它们日益广泛地被应用于制造一系列工业 ...     

金属成型润滑剂的标准及其应用

本文叙述了金属成型工艺中摩擦和润滑的特征,并以深拉延和冲孔工艺为例,简述了金属成型工艺中润滑剂的重要性。文中还用图表介绍了金属成型润滑剂体系的组成和标准规格,各种金属成型工艺与材料和润滑剂之间的关系以及合适的选择。并给出了金属成型润滑剂的应用指南。     

温压成型和微波烧结TiC/316L 复合材料的摩擦磨损特性

为提高TiC/316L不锈钢复合材料的致密度和力学性能,采用温压成型和微波烧结复合方法制备了质量百分数为5%的TiC/316L复合材料.在MM-200型环块磨损试验机上研究了复合材料在干摩擦条件下的摩擦磨损性能,并与传统粉末冶金法制备的复合材料耐磨性能进行了对比研究.结果表明:与传统粉末冶金法相比,在相同的烧结温度下,采用温压成型和微波烧结制备的TiC/316L复合材料虽然内部也存在一些孔隙,但组织比较均匀,烧结比较充分,复合材料的致密度和耐磨性均得以提高.随着温压压制压力的增加,复合材料的相对密度和耐磨性快速增加,但过高的压制压力不利于耐磨性的提高.摩擦磨损试验结果表明在压制压力为400 MPa时,复合材料的耐磨性较好.     

金属基耐磨铸造表面复合材料的现状及其今后研究工作的主攻方向

为了推动国内在金属基耐磨铸造表面复合材料领域的基础理论研究和应用的发展，对这类复合材料的制造工艺、耐磨性能和影响其质量的有关因素进行了综合介绍与评述。目前，金属基耐磨铸造表面复合材料的发展方兴未艾，尽管其制造工艺的研究，特别是对于它的摩擦学性能和影响其质量的因素之研究报道都还不多，然而毕竟已经取得了不少成果，这为它的进一步发展奠定了基础。通过对几个方面已经成功应用和可望投入应用之实例的简明阐述，展现了金属基耐磨铸造表面复合材料良好的实用前景，并就其今后的研究工作提出了几个值得重视的主攻方向。应当特别还强调指出的是，在对这类复合材料深入进行基础理论研究的同时，还必须大力开展其在工程上的应用研究，以不断拓展它的适用范围。     

玄武岩纤维缠绕成型管道的损伤及承载能力研究

玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced composite, BFRP)具有耐腐蚀性强、比强度高、环保等优点,正确评价BFRP管道性能的可靠性和承载能力是将其应用于高附加值的油气输送领域的基础。对于玄武岩纤维(basalt fiber, BF)缠绕成型的复合材料管道,首先在细观尺度上获得浸胶纤维束的强度。然后,沿着管道的轴向和环向分别截取试件,测量了两种试件的拉伸强度;基于试验结果和有限元模拟,研究了管壁结构层在拉伸、压缩以及剪切载荷作用下的损伤演化,得到结构层的宏观本构模型。最后,建立了BF缠绕成型管道的有限元模型,研究纤维性能离散对管道承载能力的影响。结果表明,纤维有效含量对管道承载能力的影响很大,从纤维生产和管道成型工艺等方面降低纤维增强作用的离散性对于准确预测管道的承载可靠性,推动BF复合材料在油气管道领域的应用至关重要。     

90年代的复合材料

复合材料有两种本质上不同的类型。①为得到独特的综合性能(通常为力学性能)而制造的复合材料;②为易于制造而形成的复合材料.①的原型是纤维复合材料或层合复合材料.本文将综述可得到的性能,讨论组分的尺寸所引起的有趣效应,其中值得注意的是裂纹止裂和薄膜效应.②的例子是聚合物-聚合物复合材料以及形成陶瓷和高强金属的某些工艺.①和②的共同的例子是控制了热导率的复合材料.     

竹/塑复合材料力学性能评定及其应用

<正> 复合材料从利用天然材料到利用人工材料,从原始经验到高技术的发展,标志了材料发展史上,从第一代利用天然材料的复合材料到第四代先进复合材料的进程。先进复合材料性能优越,但高性能的碳纤维、芳纶纤维等造价高,影响了广泛应用。利用天然纤维采用新的复合工艺,制成性能良好而又价廉的复合材料,将是广泛应用于生产、生活的材料新品种。      

复合材料界面的内聚力模型及其应用

复合材料界面力学问题是复合材料力学研究的热点,近些年得到学者们的广泛关注,发表了大量文献,并取得了重要进展.论文简要介绍复合材料界面内聚力模型(Cohesive Zone Model,CZM)的研究进展,重点介绍本课题组最近在界面模型理论研究及应用研究方面的一些工作,希望对国内相关领域的研究有所裨益.     

无模爆炸成型

用爆炸成型代替常规冲压生产大型封头,主要解决大型冲压设备问题。但是,在推广应用爆炸成型这项新工艺中,尤其是用于生产大型合金钢封头时,遇到的重大问题是模具制造和寿命问题。     

金属薄板成型工艺中的失稳和损伤分析

简要地评述了金属薄板成型工艺中局部化颈缩引起的塑性失稳机制和成型极限分析的成果；讨论了多种塑性失稳判据在成型极限分析的实验和有限元模拟两方面的应用及其局限性；指出了塑性失稳破坏是延性材料的塑性加工硬化和损伤软化两者的相互作用过程，并介绍了应用连续损伤力学方法研究这一课题的进展。     

《复合材料学报》创刊

为了迎接新技术革命的挑战,开发新材料,推动我国复合材料的研究与应用,国内外公开发行的学术季刊《复合材料学报》今年九月在北京航空学院创刊。该学报系我国第一份关于复合材料学科的综合性学术刊物,主要登载有关复合材料方面的综述、材料、工艺、力学、设计以及测试等方面的研究论文和对工程应用有指导意义的文章。学报旨在交流我国在复合材料研究领域内的最新理论成果和实验成果,促进我国复合材料科学事业的发展。     

复合材料翼面结构优化设计及分析

复合材料具有比强度高、比刚度大、抗疲劳等诸多优异性能,在航空航天结构中得到了广泛的应用.复合材料在新研制的飞机上的应用比重也越来越高,在大型民用飞机Boeing787上,复合材料结构重量占到了全机结构重量的50%.复合材料层合板具有无与伦比的设计潜力,成为复合材料中使用最多的一种结构形式.本文以某型号飞机机翼翼盒为研究...