固体推进剂非线性拉伸行为的实验研究

固体推进剂非线性拉伸行为的实验研究王晓明，沈亚鹏（西安交通大学，７１００４９）关键词本构关系，粘弹性，非线性，推进剂１引言Ｈａｄｄａｄ（１）和杨挺青（２）对粘弹性非线性本构方程作了比较全面的综述，其中最简单，而又有利于实验确定材料常数的本构方程是其中...     

确定微纳米尺度金属薄膜拉伸分叉点的实验研究

为了确定微纳米尺度金属薄膜的拉伸分叉点,本文使用磁控溅射镀膜技术,在PI(聚酰亚胺)基底上沉积500nm厚的铜薄膜,制作薄膜/基底结构拉伸试件。在单轴拉伸作用下,通过测量拉伸加载过程中铜薄膜的电阻变化情况,得到薄膜电阻随应变变化的关系,并与理论推导的结果进行对比分析,从而确定了塑性阶段理论曲线与实验曲线分离的点,即铜薄膜的分叉点。以此为基础,研究了铜薄膜在单轴拉伸作用下的分叉行为。研究结果表明,沉积于PI基底上的微纳米尺度铜薄膜在单轴拉伸下,经过弹性变形阶段后,很快就发生分叉,然后产生破坏,而塑性变形阶段和局部化阶段较短;弹性阶段薄膜的电阻变化速率很小,塑性阶段薄膜的电阻变化速率稍有增大,而当薄膜表面开始出现微裂纹后,电阻变化速率急剧增大。     

转子－轴承系统的分叉行为研究

本文完善和改进了求解非线性常微分方程组周期解及分叉特性分析的ＰＮＦ方法，用以有效地分析谐波、次谐波运动和倍周期分叉行为。然后，应用该方法对一个单盘挠性转子－轴承系统的动力行为进行了研究。结果显示运动呈现拟周期分叉、倍周期分叉和切分叉等复杂动力学现象，并与一些理论和实验结论作了比较。     

转子—轴承系统的分叉行为研究

本文完善和改进了求解非线性常微分方程组周期解及分叉特性分析的ＰＮＦ方法，用以有效地分析谐波、次谐波运动和倍周期分叉行为。然后，应用该方法对一个单盘挠性转子－轴承系统的动力行为进行了研究。结果显示运动呈现拟周期分叉、倍周期分叉和切分叉等复杂动力学现象，并与一些理论和实验结论作了比较。     

固体的冲击拉伸碎裂

固体材料在冲击拉伸载荷作用下常常会断裂成多个碎片(碎片化),固体材料碎片化的物理机制是多点损伤同时在固体中成核和发展,导致固体多处破坏。自 Mott 对固体的动态碎裂问题进行了开创性研究后,几十年来,对固体动态碎裂机制的研究一直是应用物理学、力学、航天和兵器工程等领域共同关心的重要课题。本文介绍了在冲击拉伸载荷作用下固体的动态碎裂研究的发展历史,给出相关的理论分析、实验研究和数值模拟的研究进展,特别针对现有的各种关于碎片尺度、碎片分布、以及碎片化物理机制的理论模型进行了较详尽的阐述和讨论,最后指出现有实验和理论研究中仍然存在的关键科学问题及进一步的研究展望。     

两步法制备固体润滑FeS薄膜的摩擦磨损性能研究

通过两步法,即射频溅射Fe膜与低温离子渗硫复合处理工艺,在非黑色金属(单晶硅)表面得到了固体润滑FeS薄膜.利用X射线衍射仪研究了单质Fe膜与FeS薄膜的相结构,利用原子力显微镜和扫描电子显微镜观察分析了FeS薄膜的表面与擦伤磨损表面的形貌,用涂层划痕仪测量了FeS薄膜与基体的结合强度,用纳米压痕仪测定了FeS薄膜的纳米硬度及弹性模量,利用DD-92型摩擦磨损试验机评价了FeS薄膜的摩擦磨损性能.结果表明,两步法制备的FeS薄膜为金属Fe与固体润滑剂FeS共同组成的复合固体润滑薄膜,与其基体结合紧密,具有适当的表面硬度;FeS薄膜具有优异的减摩耐磨抗擦伤性能,摩擦系数与磨损量明显比45#钢原始表面的低,抗擦伤载荷明显提高.     

轴流压缩系统过失速行为的非线性分叉分析

采用Greitzer的轴流压缩系统数学模型，按照B参数对压缩系统不稳定行为的影响，分阶段对从失速到喘振的过失速过程进行非线性分析，并得到了临界点B附近的变化规律。基于分叉理论，证明了在产生Hopf分叉后，系统可产生唯一且稳定的极限环，且在有限域内的系统轨迹趋近于这个稳定的极限环。     

复合固体推进剂拉伸蠕变柔量计算的新方法

复合固体推进剂的流变特性可用Wiechert体描述,其拉伸蠕变柔量只需求解一个一元n次方程就可得到.此方程的根被证实全是实根,且两两互异.算例验证表明了文中给出的蠕变柔量具有很高的精度,但计算量小,程序实现简单.此方法还可以用于求解固体推进剂的体积蠕变柔量.     

薄膜拉伸褶皱失稳力学进展

薄膜拉伸起皱现象在自然界和现代工业中普遍存在,在过去二十年里,引发了学者们极大的研究兴趣.这种起皱失稳行为源自薄膜能与弯曲能之间的非线性竞争.我们回顾从本世纪初至今薄膜拉伸褶皱失稳力学研究进展,将其分为两个阶段:前十年的研究主要局限于薄膜小应变(～1%)起皱现象,而后十年的兴趣主要集中在有限应变起皱-再稳定(孤立中心分岔)行为,在过度拉伸(～30%)时褶皱最终消失.定量理解、预测和追踪这种强非线性力学行为的需求推进了有限应变板壳理论和数值计算方法的发展,不仅促进了对薄膜起皱-消皱机理的深入理解,也为无褶皱膜结构设计和薄膜表面形貌调控提供了新的思路.     

非线性转子系统的分叉

本文利用非线性动力学的分析方法，研究了非线性挤压油膜阻尼器支承的柔性转子系统中的分叉特性     

热超弹性薄板非对称拉伸的分岔和稳定性

本文应用超弹性材料的有限变形理论分析了在面内等双向拉伸死载荷作用下不可压热超弹性方形薄板发生非对称变形的分岔及其稳定性问题.给出了方板变形的分岔曲线和临界载荷,发现对受面内等双向拉伸载荷作用的均匀方板,当拉伸载荷值较小时,方板双向等伸长变形,发生对称的拉伸变形;但当此载荷值大于某一临界值时,从方板的对称拉伸变形中分岔出非对称的变形,方板在两个方向的变形不再相等.通过变形发生分岔前后的能量比较发现,分岔后的对称变形是不稳定的,而非对称变形是稳定的.同时,给出了板中的应力分布曲线,并由不同温度下变形的分岔曲线和应力分布曲线讨论了温度对方板变形和板中的应力分布的影响.     

FM—510型粘结固体润滑涂层的摩擦性能

针对航空发动机减磨延寿要求，研制了ＦＭ－５１０型粘结二硫化钼固体的润滑涂层。采用ＭＲＨ－３环块摩擦磨损试验机和Ｆａｌｅｘ试验机考察了其摩擦性能。结果表明，ＦＭ－５１０型粘结二硫化钼固定润滑涂层的摩擦系数低，承载能力高，耐磨寿命长，可以采用ＭＲＨ－３环块摩擦磨损试验机评价二硫化钼类涂层在高载荷低速度下的摩擦性能并可降低相应的测试成本。     

多种非线性力作用下不平衡弹性转子的分岔特性

研究了4自由度不平衡弹性转子在非线性油膜力、非线性内阻力和非线性弹性力联合作用下的动力学特性。结果表明，当只有非线性油膜力作用时，转子只存在由于油膜失稳而导致的倍周期分岔。而当非线性油膜力与非线性内阻力共同作用时，在油膜失稳后，转子产生低频振动。转速继续增加，还会诱发内阻失稳，产生概周期运动。在倍周期分岔中，存在分岔激变现象。本文发现的由于油膜涡动而导致的内阻失稳(概周期运动)是一种未见报道的转子失稳模式(组合失稳)，它与油膜失稳(倍周期运动)一起可作为转子故障诊断的典型失稳模式。     

含氟有机不粘性干膜的制备及其摩擦学性能研究进展

介绍了含氟有机不粘性干膜润滑剂的种类、使用工况及其摩擦学性能,综合评述了含氟有机不粘性干膜润滑剂的研究进展及其应用研究现状,并展望了其应用前景和发展方向.     

Bifurcation of equilibrium of flexible bars subject to eccentric loads

The multiple equilibrium shapes, i. e., bifurcation behavior of the flexible bars subject to axial eccentric force are analyzed by the large deflection theory. Three types of elastica of equilibrium shape are discussed, and the method for determining the various classes of bifurcation of equilibrium due to given loads is presented.     

固体-油脂复合润滑Ⅱ:类金刚石(DLC)薄膜在几种空间用油脂润滑下的摩擦学性能

本文主要探讨了类金刚石(Diamond-like carbon,简称DLC)薄膜在几种空间常用的液体润滑剂如甲基氯苯基硅油(114#润滑油)、氟丙基氯苯基硅油(115#润滑油)、聚α-烯烃[PAO(201)润滑油]、全氟聚醚(Z-25润滑油)以及对应润滑脂KK-4、KK-5、KK-P(201)和601EF润滑下的摩擦学性能.结果表明:DLC薄膜与试验选用的油脂复合后表现出良好的协同效应.与DLC薄膜相比,其减摩性能得到不同程度的改善,摩擦系数降低2~6倍;其耐磨寿命提高了10多倍,起到了明显的延寿作用.     

挤压油膜阻尼器－滑动轴承－刚性转子系统的稳定性及分岔行为

对挤压油膜阻尼器－滑动轴承－转子系统的稳定性及分岔行为进行了研究，由于该动力系统为一强非线性系统，具有复杂的非线性现象。本文采用Ｆｌｏｑｕｅｔ理论对其周期解的稳定性进行了计算分析：随着系统参数的变化，该系统将出现稳态周期解、准周期分岔、倍周期分岔。文中也对系统平衡点的稳定性进行了分析，讨论了其Ｈｏｐｆ分岔行为     

弹性支承滑动轴承不平衡转子系统非线性动力稳定性和分岔的研究

研究弹性支承滑动轴承不平衡转子系统的稳定性及分岔特性。建立了弹性支承-滑动轴承-转子非线性动力系统的力学模型，在油膜力非线性的情况下，应用数值模拟，采用打靶法计算了刚性转子系统的周期解，并与龙格-库塔法计算的结果进行了对比，依据Floquet理论，分析了周期解的稳定性，再结合龙格-库塔法、Poineare映射法作出了系统运动分岔图。最后，讨论了轴的柔性对转子系统运动稳定性的影响。     

高速客车横向稳定性及分岔研究

以一类比较典型的具有17个自由度的四轴铁道客车系统为研究对象.利用Vermeulen-Johnson蠕滑理论和一分段线性函数来分别计算轮轨滚动接触蠕滑力和轮缘力.应用数值方法并结合稳定性与分岔理论对该车辆系统运行于理想平直轨道上的横向稳定性与分岔问题进行研究,得到车辆系统的Hopf分岔点、鞍结分岔点及其稳定性转变过程,据此确定车辆系统的线性临界速度和非线性临界速度.同时也对该车辆系统在超高速情况下的摆振方式进行分析,结果表明系统首先经简单的单频率周期运动,逐渐演变成两个甚至多个频率互相耦合的拟周期运动,随着新的耦合频率不断出现,系统最终进入混沌运动状态.