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简要介绍燃料电池及其研究和发展现状,着重论述质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells, PEMFC)的工作原理和结构,电池各部件中存在 的力学问题和基本的结构设计原理、 方法;基于计算流体动力学(CFD)原理的电池 仿真和优化过程及基本数学模型和软件平台.     

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从力平衡的角度,分析了抗滑桩的抗滑阻力与滑体的下滑力之间的依存关系以及传递过程. 利用弹性力学理论,推导出桩后土体应力场的分布函数. 通过绘制应力等值线图, 发现抗滑桩与土体之间产生土拱现象的机制是滑体内的应力状态由不平衡逐渐到 达平衡的结果,属于应力拱的表现形式.     

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研制和开发了曲梁以及复合曲梁测量应力的创新实验装置, 通过该实验的设计、开发和应用,可以验证它的创新性和综合性,找出曲梁、复合曲梁与直 梁的诸多不同之处. 把该实验用于测试由钢制成的、钢与铜两种材料制成的,具有直角梯形 截面的简支梁在拱顶处受垂直集中力作用时的正应力和切应力,计算结果表明,理论解和实 验值吻合得很好.     

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通过对预应力FRP放张后端部应力状态的分析后发现,适当加大粘结层的厚度和提高 粘结层的变形性能可大幅度提高端部粘结锚固的能力,满足预应力加固的需要. 附加 的简易锚固措施可进一步提高锚固能力和可靠性. 分析为预应力FRP加固技术的成本降低 和施工工艺简化提供理论依据.     

应用显微激光分析仪精密测量透明材料的光程差

本文采用显微激光分析仪对几种市售样品玻片进行了高精度双折射测定,对其内应力大小作了初步估算.     

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多孔介质的变形表现为黏弹塑性,其中,弹性变形体现为本体变形;黏性变 形体现为结构变形;塑性变形体现为损伤变形. 在原有有效应力理论的基础上结合损伤力学 的基本原理,研究多孔介质有效应力的性质. 在原假设多孔介质颗粒可压缩的前提下,假定 部分颗粒可发生局部破坏,并且在颗粒破坏后,有效应力将有所增加,相应的骨架承载能力 将有微小程度增强. 采用损伤有效应力参与计算将能更加准确地描述多孔介质复杂的变形性 质.     

激光修复中的若干关键问题及常用检测技术

作为金属增材制造的重要分支,激光修复技术是装备再制造等战略性新兴产业的核心技术之一,已在航空航天、国防装备等关键领域获得推广应用。研究结果表明应力、应变场的演化与成型后修复体的缺陷分布、几何形貌等紧密相关,是决定修复质量的关键因素之一。相关参量的在线测量与表征是工业界和学术界广泛关注的重要问题,然而激光修复过程复杂、测量环境恶劣,传统检测方法和技术难以直接应用,迫切需要发展适用于激光修复工程的检测新技术。目前,与激光修复过程相匹配的原位监测手段仍然较为匮乏,对此本文调研分析了激光修复中的关键问题、常用检测技术的优点和所面临的挑战,并进行了展望,可为激光修复工艺研究提供有益借鉴。     

Q235A钢用新型耐磨覆层材料的残余应力计算

计算了Q2 35A钢用新型耐磨金属陶瓷覆层材料的残余应力分布 ,通过对残余应力的计算发现覆层材料中的残余应力随覆层与基体厚度比的变化而变化。由于此种新型覆层材料的覆层厚度可不受限制 ,据此本文提出了可以对覆层材料的厚度进行优化 ,从而得到有利的残余应力分布的设计方案     

滚压强化的残余应力的数值仿真及工艺分析

表面滚压强化,由于在表层引起加工硬化和残余压应力,可以十分有效地提高构件、零件疲劳强度,而滚压强化的有限元数值仿真,将成为分析优化滚压强化工艺的重要手段.本文建立了连续多、圈滚压工艺的有限元数值仿真模型,获得了比较合理的滚压变形与残余应力结果.在此基础上对滚压工艺做了进一步分析.结果表明,滚压变形的进给量太大.滚压的转速太快都容易造成工件表层残余应力分布的不均匀甚至形成残余拉应力;在滚压与未滚压的过度区域,从表面到心部的近1mm范围内,均未出现人们通常所担心的残余拉应力.这将在工程生产实践中,为滚压工艺制订提供重要的依据.     

利用钻孔法测定残余应力问题

钻孔法是测量残余应力的一个重要方法。本文就有关文献所提供的A、B值进行分析和比较。对试验中由于贴片钻孔所造成的偏差提出了修正公式。此公式使用简便,经验算,误差在10％以内。     

基于压力隧洞模型的复合材料横向热残余应力分析

考虑碳纤维横向刚度情况下,将复合材料横向热残余应力问题简化为压力隧洞模型.利用该模型推导出复合材料固化成型过程中形成的横向热残余应力,其中分析得出了单纤维与树脂的接触压力以及该压力传递到纤维和树脂后的分布情况.结果表明接触压力传递到纤维内部后成一固定值,传递到树脂后以正比于r.函数衰减.在其基础上提出场叠加方法,得出纤维之间相互耦合的接触压力与残余应力场.通过有限元模拟,理论模型和数值模拟基本一致.     

金属基复合材料中的热残余应变场及其对材料细观行为的影响

基于SiC/Al基复合材料中的SiC颗粒周期性排布的假设,采用轴对称体胞方法研究了金属基复合材料中的热残余应变场与粒子形状、体积分数等参数间的内在联系;在此基础上,探讨了热残余应变对夹杂内部和基体-夹杂界面的应力集中因子的影响.所得结果对于理解热残余应变对空洞形核的影响有参考价值.     

基于有限元的板料拉延成形质量评价准则及工艺参数优化研究

近年来,以有限元分析工具并结合优化算法来提高板料的成形性能已成为新的研究热点.然而,如何建立合理的板料成形质量评价准则以形成日标函数,从而量化冲压件的成形质量是其关键技术之一.该文在研究国内外现有的各种评价拉裂和起皱缺陷准则的基础上,提出了指数加权评价准则,该准则量化了单元落在成形极限图上不同区域和离安全区域距离远近不同分别对拉裂和起皱权值贡献的差异.结合方形盒标准考题验证了提出的评价准则的合理性.将该质量评价准则应用到了一个实际零件的成形优化研究中,优化的结果显著的提高了板料的成形性能.     

残余应力测定的围箍压痕法模拟

本文从同工量测方法得到启发，提出了一种新型的残余应力测试方法－围箍压痕法。采用轴对称弹塑性有限元计算模拟了围箍压痕法测量结构残余应力的力学过程，得到了围箍压痕时不同残余应力程度下材料的变形，塑性区和接触应力分布。     

五腿混凝土平台的三维光弹性应力分析

本文叙述了三维光弹性在五腿混凝土平台中的应用。为了简化和完成这个试验,采用了模拟四分之一的平台结构的光弹性模型,它承受着与原型相应的各种荷载,并且仔细地处理了它的边界约束条件。实验分析采用冻结法,最后确定了一些重要截面内外边界上的轴向和环向应力,并且得到了腿柱和罐体连接部位的应力集中。     

基于应力测试的汽轮机高导管焊区失效研究

对125MW汽轮机高压导汽管进口焊区进行了应力测试，从应力角度分析了高导管早期失效的原因，能够为采取防止失效措施、合理设计高导管焊区结构提供参考。     

聚晶金刚石复合片热残余应力分布规律实验研究

利用改进的应力释放法、X射线衍射法以及Raman光谱,对平面界面结构金刚石复合片表面热残余应力分别进行了实验研究,得到了金刚石层表面热残余应力值及其分布规律,同时得到了基体厚度与热残余应力的相关关系.研究结果表明,采用应力释放法、X射线衍射法及Raman光谱法测试PDC表面热残余应力,其测试结果均与有限元分析结果相吻合,证明了这三种方法的有效性.其中,X射线衍射法测试结果的误差最大,应力释放法其次,Raman光谱法最为精确.由于应力释放法应变片尺寸及X射线衍射法光斑照射范围的限制,无法在试样表面上取较多的测试点,因此难以得到理想的热残余应力分布曲线.而Raman光谱法中所采用的激光光斑仅5μm,可以取更多的测试点,因此其结果更能真实的反映金刚石层表面热残余应力的分布规律.本文的研究结果为精确测试PDC热残余应力,从而为优化PDC界面结构、提高PDC使用性能提供了理论和实验依据.     

爆炸处理消除16MnJ超厚钢板焊接残余应力

研究了炸药性能、药条尺寸、布药方式以及引爆方式等对消除７０ｍｍ厚１６ＭｎＪ对接接头焊接残余应力效果的影响。在此基础上提出优化的工艺方案，为将爆炸消除焊接残余应力技术应用到大型或特大型焊接结构上提供工艺参考。     

界面及热残余应力对超磁致伸缩复合材料有效性能的影响

论文基于Mori-Tanaka理论,考虑了界面相对超磁致伸缩复合材料的有效性能的影响,得到了具有界面相的超磁致伸缩复合材料的有效性能的一般解析表达.考虑到固化过程中热残余应力对超磁致伸缩复合材料有效性能的影响,通过数值计算,给出超磁致伸缩复合材料有效弹性模量、有效磁致伸缩应变及有效热膨胀系数随夹杂物长径比、体分比、界面参数和固化热残余应力的变化特征曲线,数值结果表明:界面和固化热残余应力对于超磁致复合材料有效性能的影响是显著的.     

海洋平台管节点应力分析研究工作展望

本文在我国目前海洋平台管节点研究工作的基础上,提出今后管节点应力分析研究的几点意见,包括对复杂管节点及组合载荷作用下的研究,管节点静强度应从冲剪强度准则转向极限强度准则的研究,弹-塑性分析的研究,以及管节点局部变形的研究等.对上述研究方向的目的、意义及作法等提出了看法.