A model for computational investigation of elasto-plastic normal and tangential contact considering adhesion effect

With the rapid development of Micro-Electro-Mechanical System (MEMS), we enter a field in which the surface effects have dominated many of the micro-scale phenomena, and the adhesive contact is one of the focuses. In this paper, a feasible model for finite element computation is presented via a macroscopic and microscopic combination approach, in which the adhesive forces are simulated by some non-linear spring elements considering the softening stage. Two basic problems concerning the adhesion effect were considered; through specific quantitative analysis, the results show a consistency with the current elastic continuum theories of adhesion and a brief investigation into the effects of adhesion on plastic deformation and tangential contact will be carried out as well. The project supported by the National Natural Science Foundation of China (10172050, 90205022) and Key Grant Project of Chinese MoE (0306)     

用含螺环原碳酸酯的预聚物改性环氧树脂的研究

合成了一个新的螺环原碳酸酯单体，３，９ 二羟甲基 ３’，９’ 二苯基 １，５，７，１１ 四氧杂螺环［５，５］十一烷，它与二苯甲烷二异氰酸酯（ＭＤＩ）反应生成了低分子量预聚物，用该预聚物对环氧树脂进行改性，可以减少残留在树脂基体中的环氧基团，这说明该预聚物与环氧树脂之间发生了共聚固化反应．基体的Ｔｇ和热稳定性随预聚物加入量的增加而降低，但改性环氧树脂的粘接强度则随预聚物的加入量的增加而增加，螺环基团上的取代基对改性环氧树脂基体也有一定的影响，作者对上述试验观察到的现象进行了讨论．     

循环载荷下粘接接头真空性能的实验研究

粘接接头在经历反复冷却、复温后能否保持良好的真空密封性,是决定无磁杜瓦耐用性的一个重要因素。该文实验研究了循环载荷对粘接接头气密性的影响。用MTS 810材料试验机对玻璃钢管状粘接试样施加循环载荷,并用动态真空法测量试样真空度的变化。结果一半试样的真空度随循环次数的增加而降低,而其余试样破坏前真空度变化不大。因此,无磁杜瓦在使用过程中反复冷却及复温所产生的循环应力载荷,是导致其真空性能下降的一个重要原因。     

用三维有限元模型计算复合材料粘接修补裂纹板的J积分

用复合材料单边粘接修补带裂纹金属板是三维应力问题,而采用简化的二维有限元分析模型计算则有一定近似性。本文建立了三维有限元模型,并计算了其断裂参数J积分。计算分析结果表明,厚度方向上J积分值是变化的,并且修补边比未修补边的J积分值有明显减小;修补前后裂纹面的张开位移明显不同;裂纹板模型的J积分值与裂纹长度在修补前为二次关系,修补后,变成线性关系;粘胶和补片的厚度、粘胶的模量对J积分的影响比较显著。为了提高修补性能,需要对粘胶和补片的几何尺寸和材料性能进行优化。     

新型紫外光固化粘接性单体的合成与应用研究

以甲基丙烯酸、1,10-癸二醇和三氯硫磷为主要原料合成出了紫外光固化粘接性单体10-甲基丙烯酰氧癸基硫磷酸二氯.用¹H-NMR、³¹P-NMR和FT-IR对产物结构进行了表征确认.通过剪切强度的测试评价了其对复合树脂与钛合金、钴铬合金之间的粘接所起到的作用.结果表明,10-甲基丙烯酰氧癸基硫磷酸二氯与水和三乙胺的混合溶液能够促进复合树脂与钛合金、钴铬合金的粘接,剪切强度分别达到17.3 MPa、18.1 MPa.     

粘接-映射混合算法及其对颗粒材料中板的振动特性分析

结构与颗粒材料相互作用广泛存在于各工程领域,其研究过程中涉及的连续-离散耦合计算方法面对诸多挑战.本文提出了粘接-映射混合算法来研究连续体与离散介质耦合动力学问题.将连续体模型划分为内部区域及与颗粒接触的边界区域.边界区域采用粘接算法模拟连续体外部形状并使用高效的球形接触判断准则;提出一种包含Rayleigh阻尼映射的有限元映射质点弹簧算法来精确计算连续体内部区域内力和变形.二者相结合构成粘接-映射混合算法,并引入计算机集群和GPU(图形处理器)并行技术,对埋没于颗粒材料中受激振动固支方板的连续-离散耦合动力学问题进行了数值仿真研究.结果表明,粘接-映射混合算法有利于双层级并行算法的程序实现及优化,并在连续-离散耦合界面进行快速接触判断的同时实现对颗粒材料中方板位移、变形、振动形态等参数的研究.通过定幅扫频和定频变幅方式考察激振力频率和幅值对振动板非线性动力学行为的影响并观察到二倍周期现象,同时给出了该连续-离散耦合系统中颗粒体系的能量耗散特性.      

背部支撑型空间反射镜镶嵌件粘接结构设计

基于不同的边界条件,建立了针对带锥度盲孔的空间相机反射镜组件胶层厚度的计算模型,利用力学模型计算粘接处符合设计要求的胶层厚度范围。通过建立的有限元模型,计算并拟合得到相应的胶层厚度-应力曲线,得出最优的胶层厚度为0.055mm。为了检验粘接结构的面形精度,进行了自重、温升条件下的反射镜组件镜面变化的模拟分析,采用温度载荷法模拟实际固化后胶层收缩对镜面的影响,并进行组件试验。仿真和试验结果表明,胶层厚度在0.055mm时反射镜组件具有足够的抵抗外界温变、振动干扰的能力,满足设计要求。     

钛合金和碳纤维的粘接技术

简述了某空间遥感相机中碳纤维桁架杆与钛合金接头的粘接工艺,通过对粘接剂的选择、粘接表面处理、胶层厚度等粘接强度影响的分析和破坏性力学试验表明,J133胶粘剂适用于钛合金和碳纤维材料的粘接;适当提高粘接表面的粗糙度、用化学法对粘接表面进行处理均可提高粘接强度;对该例的套接形式胶层厚度控制在0.15mm—0.2mm可保证得到好的力学性能和粘接质量。     

结构胶固化收缩对反射镜面形影响的分析与试验

在空间遥感领域,使用胶粘接技术安装光学元件越来越受到光机工程师们的青睐。与机械方法相比,胶粘接方法具有更轻的质量、更低的成本、更容易装配。大部分结构胶在固化期间存在收缩现象,结构胶的收缩会导致内应力出现,内应力又会导致光学表面发生变形,从而影响成像质量。为了在有限元分析中模拟这一过程,提出了等效线胀法的概念。该方法是将结构胶的线收缩率等效成胶的线胀系数,从而将结构胶固化过程的收缩等效成均匀温降导致的冷缩,以便进行热弹性分析。分析结果表明:在采用环带粘接方式时,粘接面积越小,镜面相应位置的面形误差越小,反之越大;粘接位置离镜面越远,镜面相应位置的面形误差越小,反之越大。对分析结果进行了试验验证,结果表明:当胶层质心到镜面距离为20.5mm、胶层宽度分别为15mm、20mm、25mm时,镜面PV值变化量分别为0.64λ、0.92λ、1.10λ;当胶层宽度为15mm、胶层质心到镜面距离分别为15.5mm、20.5mm、25.5mm时,镜面PV值变化量分别为1.08λ、0.64λ、0.40λ;当胶层质心到镜面距离为25.5mm、胶层宽度为25mm、胶层环形分布角分别为40°、60°、80°时,镜面PV值变化量分别为0.38λ、0.52λ、0.88λ。分析和试验结果为实际的工程应用提供了理论指导。     

塑料粘接炸药试件与聚合物之间的时温效应研究

采用HPLC、XPS等方法对塑料粘接炸药试件与聚合物的接触、非接触体系在不同温度下贮存不同时间的性能进行了表征,结果显示:1)塑料粘接炸药试件的质量、TNT含量均随贮存温度的升高逐渐降低,其表面的N元素含量随贮存温度的升高逐渐增大;2)在相同温度下,这些性能变化到一定程度后基本不再随贮存时间的延长发生大的变化,且这些变...