TRANSIENT TORSIONAL WAVE IN FINITE HOLLOW CYLINDER WITH INITIAL AXIAL STRESS

An analytical solution is obtained for transient torsional vibration of a finite hollow cylinder with initial axial stress. The cylinder is subjected to dynamic shearing stress at the internal surface and is fixed at the external surface. The basic equations are presented and the solution is obtained by means of Fourier series expansion technique and the separation of variables method. The effects of the initial stress on the natural frequencies and transient torsional responses are presented and discussed.     

基于多信道无线传输的旋翼载荷测试技术研究

直升机旋翼系统载荷和强度飞行试验是对真实大气环境中旋翼系统应力载荷谱的研究,它提供的真实数据是理论计算所不能提供的。因此旋翼系统载荷试飞是直升机设计定型试飞中极其重要的项目。针对直升机旋翼系统载荷测试技术需求,采用模块化、冗余度和高集成的设计理念,通过多信道无线传输设计等技术,将采集的动态载荷数据调制、发射与解调,实现了多通道、高带宽和精同步的旋翼系统载荷数据采集与监控。该技术对于直升机旋翼系统载荷试飞中遇到的类似问题具有一定的借鉴意义。     

“自愈”橡胶

橡胶是一种极易拉伸的材料,但它一旦被切断就很难再黏合在一起,最近法国Ecole化学物理研究所的L．Leibler教授和他的同事们,研究出了一种能“自愈（self-healing）”的新型橡胶,若把这种新型的橡胶切成两块后,再将它们轻轻地对上几分钟后,无需加热或挤压,在室温下就能重新黏合在一起,黏合后的橡胶依然保持着各方向可拉伸的特性．更奇妙的是,新材料在断裂12小时后仍然具有可“自愈”的能力,如果两个断裂面的接触时间越长,新橡胶的“自愈”程度就会越好。     

淬火转移时间对2024和7075薄板晶间腐蚀及拉伸性能的影响

研究了在不同的淬火转移时间下,2024和7075薄板的晶间腐蚀及拉伸性能的变化,结果表明随着淬火转移时间的延长,对于2024-T62和7075-T73晶间腐蚀从无到有并且腐蚀深度逐渐加深,抗拉强度和屈服强度随淬火转移时间的延长不断下降。     

微米铜丝的低温力学性能测试

针对纤维材料变温环境力学性能测试的需要,在华中科技大学研制的纤维材料试验机的基础上引入了温控装置,从而实现纤维材料在高低温环境下的力学性能测试。采用该装置对不同直径微米铜丝在不同温度、不同拉伸速率条件下的力学性能开展实验研究,测试结果表明弹性模量和抗拉强度随温度的降低而线性增加,屈服强度的变化不太明显。另外,低温环境下微米铜丝的力学性能表现出与其直径相关的尺度效应,而这一现象在常温下一直没有观测到。最后,还研究了拉伸速率对微米铜丝的力学性能影响,结果表明,在现有装置的许用范围之内,拉伸速率对其力学性能的影响不大。     

基于扩展多面体的离散单元法及其作用于圆桩的冰载荷计算

对于具有复杂几何形态的多面体单元,线性接触模型不能准确地计算不同接触模式下的作用力,且接触变形和作用力方向也不易判断.基于闵可夫斯基和(Minkowski sum)方法的扩展多面体单元能够准确描述非规则颗粒单元的几何形态,并可精确计算单元间的接触碰撞作用.该方法具有接触判断简单、计算效率高的特点.它将基本多面体和扩展球体相叠加以形成具有光滑棱边和角点的扩展多面体单元.考虑扩展多面体单元相互作用过程中角点、棱边和平面之间的不同接触模式,发展了相应的非线性黏弹性接触模型. 该接触模型将不同接触模型下的法向刚度统一表述为单元接触中接触点处等效曲率半径的函数;黏滞力和切向弹性力接触模型则借鉴球体单元非线性接触模型的处理方法. 为检验扩展多面体的可靠性,对碎冰区冰块对圆桩结构的冰载荷进行了离散元分析. 采用沃洛诺伊(Voronoi)切割算法获得了碎冰的初始随机分布状态,并考虑了海冰在运动过程中的海水浮力和拖曳力.计算表明该扩展多面体单元可描述海冰在海流拖曳下的运动过程以及圆桩结构的动冰力特性.在此基础上进一步分析了冰速和冰块尺寸对圆桩冰力的影响,并确定了冰力在圆桩上的分布规律. 最后,讨论了目前扩展多面体单元在计算冰载荷方面的局限性和改进方法.     

轴向冲击载荷下薄壁折纹管的屈曲模态与吸能

在方管的基础上引入折纹结构, 利用几何关系建立折纹管的折角公式。采用LS-DYNA软件研究了6种折纹管在轴向冲击下的屈曲模态与能量吸收性能, 并与方管进行对比分析。结果表明, 折纹管在冲击载荷作用下屈曲变形过程可分为3个阶段, 初始峰值阶段、稳定渐进屈曲阶段和密实化阶段。折角是影响初始峰值载荷和平均载荷的重要因素之一, 折纹结构的引入有效的降低了初始峰值载荷, 减小了冲击力的波动幅度; 折纹管的比吸能低于方管, 但是在特定折角下, 折纹管的压缩力效率和比总体效率高于方管。     

考虑晶粒长大效应的超塑性材料稳定性分析

超塑性材料具有延伸率非常高,可以成形复杂结构件等优点,已得到广泛应用.研究了考虑晶粒长大效应的超塑性材料拉伸稳定性问题.根据Hart的稳定性准则,导出了一个新的稳定性准则和临界失稳应变公式.计算结果表明:(1)临界失稳应变与4个材料常数有关.临界失稳应变随着应变速率敏感性指数m、应变硬化指数n、晶粒尺寸指数p的增大而增大;临界失稳应变随着晶粒直径比d0/c增大而减小.应变速率敏感性指数的变化引起临界失稳应变变化最为明显;(2)当应变硬化指数为零时,临界失稳应变的解仍然有效,这就解决以往不考虑晶粒长大当应变硬化指数为零时,临界失稳应变无解的问题;(3)本文的临界失稳应变的解与已有的理论并不矛盾,晶粒尺寸保持常数的临界失稳应变解是它的一个特例,韧性材料的临界失稳应变解也是它的另一个特例.     

人工肌肉作动器的参数优化设计

由于电活性聚合物材料在电场作用下所表现出的许多独特的力电性能,如大应变、响应快、高能量转换率等特点,使得这种高分子智能材料引起了广泛关注,已被加工成作动器、传感器及俘能器等能量转换器,有望在工程领域发挥巨大作用.论文针对美国人工肌肉公司(Artificial Muscle Inc.)开发的一款电活性聚合物介电薄膜作动器的优化设计开展研究,主要研究了在外加力电载荷作用下,当薄膜发生面外轴对称大变形时,不同初始预拉伸即设计参数对薄膜厚度、拉伸变形、应力及薄膜中电场强度等的影响效应.该薄膜作动器有三个设计参数,结果表明,通过优化设计参数,在设计参数的某一组合下,薄膜的厚度、薄膜中的电场分布将趋于均匀,而薄膜的拉伸变形、应力并未呈现类似的均匀性.本文所提供的研究方法,可为此类作动器的优化设计提供基本的分析模式.