缝合式C/SiC复合材料非线性本构关系及断裂行为研究

C/SiC复合材料具有高比强度、高比模量和优良的热稳定性能等一系列优点, 广泛应用于航空航天领域中. 裂纹扩展进而引起的脆性断裂是其主要失效形式之一, 因而材料的断裂性能分析对材料的结构设计和应用有重要的指导意义. 本文开展了缝合式C/SiC复合材料简单力学试验和断裂试验, 研究了材料在不同载荷下的力学响应及断裂特征. 基于缝合式C/SiC复合材料简单力学试验, 建立了材料宏观非线性损伤本构方程, 并模拟了缝合式C/SiC复合材料单边切口梁和双悬臂梁的断裂行为. 本构方程采用简单函数描述了材料在复杂应力状态下的非线性应力-应变曲线, 并考虑了反向加载过程中造成的裂纹闭合. 基于商业有限元软件ABAQUS, 通过编写UMAT子程序实现非线性损伤本构方程, 采用单个单元验证了建立的本构方程的有效性. 在此基础上, 采用线弹性损伤本构和非线性损伤本构分别模拟了缝合式C/SiC复合材料单边切口梁和双悬臂梁的断裂行为. 采用非线性损伤本构方程模拟的力-位移曲线结果与试验结果更为吻合, 非线性损伤本构预测的失效载荷与试验失效载荷更为接近, 验证了所建立的非线性损伤本构方程的准确性, 为C/SiC复合材料断裂行为的研究提供了借鉴, 为缝合式C/SiC复合材料结构的设计和应用提供了理论基础.      

平面波输入下海水−海床−结构动力相互作用分析

海洋工程结构的地震反应分析是保证海洋工程结构地震安全的重要环节.由于其所处的复杂环境,该问题涉及到流固耦合和土-结相互作用.本文基于海水、饱和海床、基岩流固耦合统一计算框架,采用Davidenkov模型和修正的Masing准则考虑饱和海床的非线性,在脉冲SV波垂直入射下,进行了海域场地和海洋工程结构的动力响应分析.首先,对比分析了线性自由场和非线性自由场输入情形的海域场地非线性反应,结果表明线性自由场输入时反应不合理,自由场分析和场地分析应该采用相一致的本构模型.然后,对比分析了海床分别为线性和非线性情形时,海域场地以及海水-海床-结构体系的反应特征.与线性海床情形相比,非线性对海床反应的影响主要由如下两方面因素控制:一方面,非线性导致饱和海床模量减小,饱和海床与基岩间的波阻抗比减小,由基岩到饱和海床间的反射系数和透射系数增加,导致反应增大;另一方面,非线性导致阻尼加大,使海床反应减小.对于本文算例而言,阻尼对非线性海床结果的影响占主导作用.     

CsSbSO4F2晶体的光学特性研究

通过溶液法合成了一种非中心结构长条状的CsSbSO₄F₂晶体.其晶体结构属于空间群Pna2₁,结构中[SbO₂F₂]与[SO₄]多面体共顶点连接形成了一维链状结构,Cs⁺填充在长链之间维持电荷平衡.利用Kurtz-Perry方法对晶体进行粉末倍频测试,表明CsSbSO₄F₂属于可相位匹配的物质,其倍频效应约为KH₂PO₄的0.65倍.紫外-可见光-近红外漫反射光谱显示,该物质的截止波长为233 nm.光学性能测试表明,CsSbSO₄F₂在紫外区域有潜在应用.     

层状化合物La0.26Bi0.74OOH光学性能的研究

构建非中心对称结构及研究材料的构效关系对于探索新型非线性光学晶体具有重要意义.La0.26Bi0.74OOH是一种具有PbFC1型结构的层状化合物,结晶在非中心对称的正交晶系空间群Pmm2,其主体结构由[La0.26Bi0.74O2]-层和H+阳离子组成.本文采用水热法合成了La0.26Bi0.74OOH晶体,并首次测试了该化合物的非线性光学性能.粉末倍频实验显示La0.26Bi0.74 OOH的倍频响应为KH2PO4的0.6倍.紫外-可见-近红外漫反射光谱表明该化合物的截止波长为335 nm.此外,第一性原理计算显示该化合物为直接带隙半导体,其内部的Bi-O和La-O基团对La0.26Bi0.74 OOH的非线性光学性能起主要作用.     

乏燃料贮存格架跌落事故冲击分析和试验验证

乏燃料贮存格架是核电厂贮存乏燃料的重要设备,在满载条件下和地震/跌落事故中,都应保持稳定和安全状态．本文基于LS-DYNA对乏燃料贮存格架进行了跌落事故冲击分析,考虑了最重重物从可能最高处意外跌落的情况．分析时考虑了碰撞、几何大变形、材料非线性等非线性因素．分析发现,浅跌落情况下贮存格架变形较大,但为局部变形,冲击载荷不影响贮存格架的安全功能．深跌落情况下,组件跌落在支座上方时支座承受的载荷最大,并在许用载荷范围内．为确保核电厂安全性和可靠性,基于分析得到的现象,设计和开展了乏燃料贮存格架浅跌落和深跌落试验．试验采用了等比例贮存腔和真实燃料组件的管座．同时对试验件进行了跌落分析,并与试验结果进行了对比,验证了分析技术的保守性和准确性．掌握的分析技术可应用于所有压水堆核电站乏燃料贮存格架的跌落事故分析．     

基于多尺度方法的平动圆柱贮箱航天器刚——液耦合动力学研究

以充液航天器为工程背景,借助多尺度方法研究刚--液耦合动力学系统非线性动力学特性.利用多维模态方法,将描述横向外激励下圆柱贮箱中液体非线性晃动的自由边界问题转换为液体模态系数相互耦合的有限维非线性常微分方程组.推导液体晃动产生的作用于贮箱壁的晃动力和晃动力矩的解析表达式,进而建立航天器刚体部分平动和液体晃动耦合的非线性动力学方程组.应用多尺度方法对刚--液耦合系统的动力学特性进行解析分析,通过固有频率的特征方程求解耦合系统固有频率,推导外激励频率接近耦合系统第一阶固有频率时液体晃动稳态解的幅值频率响应方程.结合数值方法,研究了液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线和激励--幅值响应曲线.结果表明, 随充液比变化,液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线会发生软、硬弹簧特性转换现象和"跳跃"现象;幅值频率响应曲线的软、硬弹簧特性转换点受重力加速度和弹簧刚度系数影响;以上所得研究结果表明,考虑非线性效应时的刚--液耦合系统动力学特性与传统的线性系统模型所显示的动力学特性具有本质区别.本文的研究工作对进一步分析充液航天器刚--液耦合非线性动力学特性具有重要参考价值.      

多工器在调频广播中的应用研究

随着微波技术的发展,频带资源变得日益拥挤,在尽可能小的频带内传输尽可能多的信息,越来越受到关注.多工器是有效利用频谱资源的手段之一,本文主要通过比较当下几种类型的多工器特点对不同的类型的多工器进行分析,并阐述多工器在调频广播中的应用.     

波长变换用非线性光学单晶

如果从实用的角度来评价无机非线性光学单晶,这种单晶主要作为波长变换用单晶使用。本文对红外－紫外波段用的大有发展前途的非线性光学单晶进行展望,并介绍其使用上的注意点。     

非线性电泳

电泳大家当已耳熟能详了,它发现于18世纪初期,有悠久的历史.电泳因Tiselius而进入分离领域,为蛋白质科学的建立和发展立下了汗马功劳.其贡献至今不息,一直是生物学家的掌中宝.     

含集中质量悬臂输流管的稳定性与模态演化特性研究

本文主要研究通过调控集中质量对悬臂输流管稳定性和振动模态特性的影响规律,为输流管动力学性能的可控性提供理论指导和实验依据. 首先基于扩展的哈密顿原理,建立了含集中质量悬臂输流管的非线性动力学理论模型. 基于线性动力学特性分析,研究发现集中质量沿管道轴向位置变化对输流管发生颤振失稳的临界流速有重要影响.并通过伽辽金前四阶模态截断处理线性矩阵方程式,定性地分析了集中质量位置与质量比的变化对于输流管稳定性影响的变化.实验结果表明, 输流管的颤振失稳模态随集中质量位置的变化发生了转迁. 此外,基于动力学理论分析, 发现集中质量比值对失稳临界流速也有重要的影响,且主要取决于集中质量的安装位置. 基于非线性特性,进一步分析了集中质量对输流管振动幅值的影响. 实验和理论研究发现,集中质量位置从固定端向自由端变化时, 输流管振幅表现出先增大后减小趋势,且振动模态也从二阶转迁到三阶.本研究有望为输流管振动驱动应用提供理论支撑与指导意义.