含孔隙变厚度FG圆板的湿热力学响应

功能梯度材料(functionally graded materials, FGM)是组份含量按特定方向连续变化的非均匀复合材料,可有效解决传统复合材料组份之间结合能力弱和不同组份性能难以协调等问题,达到诸如缓和应力集中和优化应力分布等效果,使整体材料在保持细观结构完整性的同时充分发挥各组份材料的性能优势.由于制备技术等原因或出于特殊功能的需要,微孔或孔隙是各类型FGM中的常见缺陷.从细观结构上看,多孔FGM中的孔隙包含了单一组份内的材料孔隙和组份微粒间的结构间隙,这些孔隙将对FGM的力学性能,尤其是在湿热环境下的力学行为产生影响.本文考虑FGM中的两类细观孔隙(材料孔隙和结构孔隙),提出了令各类孔隙依赖于各自组份变化,再线性叠加得到的整体孔隙计算式.考虑组份材料和孔隙填充物(液相水和水蒸气)性质的温度相关性,建立了湿热相关FGM材料模型.针对厚度沿径向变化的旋转圆板结构,应用该FGM材料模型,推导了圆板的非线性稳态湿热控制方程及考虑湿热弹性本构的位移控制方程,采用微分求积法(differential quadrature method,DQM),获得了圆板的湿热场、位移场和应力分布.在数值算例中,利用退化模型的解析解对本文的数值计算方法进行了验证,继而通过改变各关键参数,讨论了两类孔隙率、梯度指数和圆板厚度变化对含孔隙FGM变厚度旋转圆板湿热力学响应的影响规律.      

含孔隙变厚度FG圆板的湿热力学响应

功能梯度材料(functionally graded materials,FGM)是组份含量按特定方向连续变化的非均匀复合材料,可有效解决传统复合材料组份之间结合能力弱和不同组份性能难以协调等问题,达到诸如缓和应力集中和优化应力分布等效果,使整体材料在保持细观结构完整性的同时充分发挥各组份材料的性能优势.由于制备技术等原因或出于特殊功能的需要,微孔或孔隙是各类型FGM中的常见缺陷.从细观结构上看,多孔FGM中的孔隙包含了单一组份内的材料孔隙和组份微粒间的结构间隙,这些孔隙将对FGM的力学性能,尤其是在湿热环境下的力学行为产生影响.本文考虑FGM中的两类细观孔隙(材料孔隙和结构孔隙),提出了令各类孔隙依赖于各自组份变化,再线性叠加得到的整体孔隙计算式.考虑组份材料和孔隙填充物(液相水和水蒸气)性质的温度相关性,建立了湿热相关FGM材料模型.针对厚度沿径向变化的旋转圆板结构,应用该FGM材料模型,推导了圆板的非线性稳态湿热控制方程及考虑湿热弹性本构的位移控制方程,采用微分求积法(differential quadrature method,DQM),获得了圆板的湿热场、位移场和应力分布.在数值算例中,利用退化模型的解析解对本文的数值计算方法进行了验证,继而通过改变各关键参数,讨论了两类孔隙率、梯度指数和圆板厚度变化对含孔隙FGM变厚度旋转圆板湿热力学响应的影响规律.     

对甲苯酚-AOT双组份超分子凝胶的制备及摩擦学性能研究

本文中报道了一类制备方法简单且成本较低的双组份超分子凝胶,其具有良好的减摩抗磨性能. 双组份凝胶的两种凝胶因子选择的是对甲苯酚(p-cresol)和琥珀酸二(2-乙基己基)酯磺酸钠(AOT),它们在基础油中共同作用形成凝胶,将该双组份凝胶因子简称为p-cresol-AOT. 该双组份凝胶因子具有很强的自组装能力,可以凝胶化多种润滑油,包括矿物润滑油、合成润滑油和全配方商品润滑油等. 本文中通过氢谱核磁共振、红外光谱和RS6000旋转流变仪对凝胶的自组装机理和流变学进行研究,结果显示凝胶因子通过分子间非共价键作用发生超分子自组装. 采用微动摩擦磨损试验机(SRV-IV)对超分子凝胶润滑剂进行摩擦学评价,结果显示,p-cresol-AOT在不同的基础润滑油中形成的凝胶均能提高该基础油的耐极压,减摩和抗磨性能. 该凝胶润滑剂之所以具备良好的润滑性能主要归结于凝胶因子起到了润滑添加剂的作用,在摩擦过程中形成有效的边界保护膜从而减少了摩擦副的直接接触,起到了良好的润滑保护作用.      

多组份色谱反应波的运动及其相互作用

采用空间矩分析结合Ｇｒａｍ Ｃｈａｒｌｉｅｒ级数展开法求解线性多组份可逆反应色谱问题的数学模型,得到了近似解析解．根据所得结果考察了各组份脉冲波的运动规律及影响因素     

玻璃钢等复合材料力学特性综论

前言复合材料由两种或两种以上的材料组成,具有组份材料各自的优良性能,有时有些性能还超过组份材料.近代的层合木板、钢筋混凝土都是复合材料.由于各种先进技术的要求,已经不太可能从有数的现成材料中选择满足使用的材料.例如机头罩,既有透过雷达波的要求,又有强度的要求.四十年代产生的玻璃纤维增强塑料即玻璃钢(Glass Reinforced Plastics 简写 GRP),在航 ...     

A HIGH RESOLUTION CELL-CENTERED ALE METHOD FOR LARGE DEFORMATION MULTIMATERIAL INTERFACE

针对基于积分形式的Euler方程组耦合质量组份模型方程而发展的多介质整体ALE方法耗散大的问题,采用基于微分形式的Euler方程组所发展的高分辨率界面反耗散的思想来控制界面处的数值耗散,发展了一种二维平面中积分意义下的耦合质量组份方程和体积组份方程的界面反耗散的高分辨率多介质中心型ALE方法,从而高分辨率地模拟大变形物质界面。     

多化学组份反应气体流动的Godunov格式

本文将单介质气体流动的Goduoov方法推广到多化学组份气体流动的计算中,建立了多化学组份气体的间断分解公式以及任意四边形网格下的Godunov方法的差分格式,提出了处理自由边界的虚相法,应用第二类网格,计算了超音速射流及其冲击问题的几个算例,并且同实验结果进行了比较。     

热流密度/对流换热边界下双向梯度板的瞬态温度场分析

采用有限单元-有限差分法研究了热流密度/对流换热边界条件下双向梯度板的瞬态热传导问题。采用细观力学方法结合混合律准则描述了材料的热物理属性,通过推导一种8节点高阶双向梯度单元建立了结构的连续梯度有限元模型。计算给出了在考虑组份属性的温度效应下,温度场的时间响应历程以及不同时刻温度场的空间分布形式,并与材料属性温度无关时的计算结果进行了比较,最后讨论了相关参数对瞬态温度场的影响规律。结果表明：温度较低时,组份属性的温度效应对瞬态温度场影响很小;在 y 方向热流密度载荷的作用下,温度场沿 x、y 方向均存在明显的梯度;x 方向组份体积分布系数的增大,延长了温度场达到稳态需要的时间,绝对温度梯度沿 x、y 方向均增大,稳态温度场升高;增大 y 方向组份体积分布系数的值,情况相反。     

HZtl3-3铁轨道岔滑床板润滑耐磨涂料的研制

HZt13-3铁轨道岔滑床板润滑耐磨涂料,是以开环环氧树脂为基料,以固体润滑剂(MoS_2和石墨)和其它助剂为添加物经分散而制成的。该涂料系两组份,组份甲为开环环氧和MoS_2的色浆,组份乙为多异氰酸酯固化剂。两组份按一定配比混合,即成HZt13-3润滑耐磨涂料。本文重点讨论了该涂料的组成与涂层的摩擦磨损性能及物理化学性能。经性能检测和现场实际的考核,证明该涂料具有良好的润滑耐磨、耐化学介质、耐温变和湿热等性能。该涂料主要用作铁路道岔的润滑耐磨涂层,亦可用于其它野外设施的润滑系统。     

基于纳米压痕的页岩微观力学性质分析

通过引入纳米压痕技术研究了川南龙马溪组页岩的微观力学性质。定量化研究了页岩脆性颗粒和有机粘土复合体以及不同纹层的弹性模量和硬度,分析了影响其微观力学性质的主控因素。研究结果表明:页岩中不同矿物、不同纹层之间的力学性质差异较大,其微观力学性质的差异性来自于自身的成分、构造以及强烈的非均质性。其中脆性矿物颗粒的弹性模量和硬度最大,有机质粘土复合体颗粒的最小;纹层的力学性质介于两种颗粒之间,富含碎屑颗粒的纹层要高于富含粘土颗粒的纹层;页岩中矿物颗粒的弹性模量与硬度之间存在正相关性,而纹层的弹性模量随硬度的增大呈非线性增大。影响页岩力学性质的因素可分为两类,分别是软组份和硬组份两类,弹性模量和硬度与软组份之间存在负相关性,与硬组份呈正相关。     

差压式流量计示值修正公式问题出在哪里

讨论``国家标准GB/T18215.1-2000附录B'规范的差压式流量计示值修正公式适用性, 其中 仅有检测出干气体工作状态体积流量示值修正到设计状态这一条常用的公式基本可用, 其余: 干气体质量流量、干气体标准状态体积流量、湿气体干部分体积流量以及气体组份改变时体积流量与质量流量, 示值修正方向都是相反的, 越修正则示值误差越大.然后分析了问题产生的原因,提出了解决办法.     

功能梯度材料矩形中厚板的受压/热致屈曲

考虑材料组份沿板厚度方向按幂律变化的情形,研究了温度均匀变化时固支功能梯度材料(FGM)矩形中厚板的受压屈曲、热致屈曲和考虑热/机械预应力时的屈曲问题,给出了基于Reddy高阶剪切理论研究板屈曲荷载和屈曲临界温度的半解析数值方法.并以Si3N4/SUS304板为例考虑了材料组份、预加应力、横向剪切变形及面内位移约束条件等对FGM板屈曲承载能力的影响.     

混凝土材料动态性能的经验公式、强度理论与唯象本构模型

混凝土是一种应用广泛的结构工程材料, 其材料组份复杂、变化因素多, 因而力学 特性也复杂多变. 动\linebreak 态/强冲击载荷作用下, 还涉及了材料应变率敏感效应和静水 压力相关特性等诸多影响因素, 使得其本构理论的研究更加困难. 本文中, 回顾了 近20多年来混凝土材料动态力学特性和本构关系研究方面的进展状况, 主要总结了 混凝土材料动态本构特性研究中的经验公式、强度理论和本构模型, 并在分析 比较的基础上给出了相应的讨论和评述.     

磷酸锌表面脂肪酸自组装单分子膜的制备及其摩擦学性能研究

采用水热法在锌片上一步合成磷酸锌薄膜,随后在表面沉积硬脂酸单分子膜以实现高疏水.利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)及摩擦磨损试验机(UMT-3)对制得样品的表面形貌、结构组份及摩擦学性能进行了表征,并利用红外光谱仪(IR)对硬脂酸修饰机理进行了研究.研究结果发现:在水热处理导致的磷酸锌表面微织构化效应以及脂肪酸自组装薄膜的纳米润滑效应的联合作用下,在锌表面构筑的高疏水膜具有明显的减摩和耐磨特性.     

热过屈曲功能梯度壁板的气动弹性颤振

功能梯度材料的宏观物理性能随空间位置连续变化,能充分减少不同组份材料结合部位界面性能的不匹配因素.功能梯度壁板用作高速飞行器的热防护结构,能有效消除气动加热带来的壁板内部热应力集中.本文考虑热过屈曲变形引入的结构几何非线性,分析功能梯度壁板的气动弹性颤振边界.基于幂函数材料分布假设,采用混合定律计算功能梯度材料的等效力学性能.根据一阶剪切变形板理论、冯·卡门应变-位移关系和一阶活塞理论,基于虚功原理建立超声速气流中受热功能梯度壁板的非线性气动弹性有限元方程.采用牛顿-拉弗森迭代法数值求解壁板的热屈曲变形,分析超声速气流对热屈曲变形的影响机理.在壁板热过屈曲的静力平衡位置分析动态稳定性,确定了壁板的颤振边界.研究表明,当陶瓷-金属功能梯度壁板的组份材料沿厚度方向梯度分布时,会破坏结构的对称性导致壁板在面内热应力作用下发生指向金属侧的热屈曲变形.超声速气流中壁板热屈曲变形最大的位置随气流速压增大向下游推移,并伴随屈曲变形量的减小.热过屈曲壁板的几何非线性效应会提高壁板的颤振边界,这种影响在高温、低无量纲速压且壁板发生大挠度热屈曲变形时表现显著.较高无量纲气流速压下由于壁板的热屈曲变形被气动力限定在小挠度范围,几何非线性效应不明显.      

基于迟滞行为的2D-SiC/SiC复合材料组份力学性能分析

基于剪滞理论, 建立了单向纤维增强陶瓷基复合材料的加卸载理论模型, 分析了基体长碎块和短碎块对材料迟滞力学行为的不同影响. 通过拉伸循环加卸载试验, 获得了2D-SiC/SiC 复合材料的迟滞应力—应变行为.依据材料基体损伤特点, 将试验结果代入长碎块对应理论推导结果, 计算得到了4 个表征材料组份性能的参数:基体开裂应力为90 MPa, 热残余应力为19 MPa, 界面脱粘能为3.1 Jm2, 界面滑移力为74 MPa. 最后结合少量短碎块的存在对试验结果的影响, 定性分析了计算结果的偏差. 结果表明, 获得的材料组分性能参数具有较小的分散性, 并能够准确表征材料整体的力学行为.      

石墨烯环氧涂层的耐磨耐蚀性能研究

将石墨烯水分散液添加到双组份水性环氧树脂中制备石墨烯固体润滑涂层,采用交流阻抗谱和动电位极化曲线研究了涂层在模拟海水(3.5%Na Cl溶液)中的电化学腐蚀行为和失效过程;采用UMT-3摩擦磨损试验机评价了三种石墨烯基环氧涂层在干摩擦和海水环境条件下的滑动摩擦磨损行为,并分析了其磨痕形貌和磨损机理.结果表明:石墨烯可以明显提高水性环氧的涂层电阻和电荷转移电阻,并降低环氧涂层在干燥条件与海水环境的摩擦系数和磨损率;石墨烯环氧涂层的摩擦系数和磨损率在海水环境中均比干摩擦低.     

由组份材料性能计算复合材料强度的理论与实践简

强度是结构材料最重要的一项性能指标,但如何预报纤维增强复合材料的极限承载能力却依然还是一个世界性难题. 经作者及其团队多年来的不懈努力,使得实现由原始组份性能计算复合材料强度的目标不再遥不可及. 本文围绕如何达到这一目标进行简要介绍. 也许不久之后,一旦纤维和基体材料的性能数据库建立起来,任何一个复合材料结构的设计与开发将不再依赖于甚至无需任何实验. 这不仅能节省大笔实验费用,而且能大幅缩短复合材料新产品的问世周期,促进复合材料更加广泛和更为有效地应用.     

两种高分子抗摩涂层的摩擦磨损特性

高分子抗摩涂层是以聚合物基的复合材秆涂复在摩擦面上形成的减摩耐磨涂层。本文论述了高分子抗摩涂层在不同速度、负荷、润滑介质条件下的摩擦磨损性能以及PV值试验的结果,并讨论了涂层材料的组份对涂层摩擦磨损性能的影响。     

二硫化钼齿轮油膏的应用概况

作者通过鞍钢矿山公司等单位应用二硫化钼齿轮润滑油膏的经验总结,探讨了齿轮润滑油膏的组份、特性、润滑原理和齿面处理。推荐中国科学院兰州化学物理研究所与本溪润滑材料厂最近研制生产的复合型GM-1成膜剂和一套检查使用方法,並举例说明了应用齿轮润滑油膏后的经济效益。