开孔复合材料层合板的拉伸强度和失效模式分析

为研究纤维编织工艺、铺层角度和孔径大小对开孔复合材料层合板拉伸强度和失效模式的影响规律,选用正交平纹玻纤层合板（WFL）和单向玻纤层合板（UFL）制作0°和45°铺层开孔拉伸试件,随后进行了试验研究;采用 Abaqus 建立基于二维 Hashion 失效准则的渐进损伤仿真模型,并对试验结果进行了对比,分析了试件的损伤机理。研究结果表明：层合板强度随开孔增大而减小,并且这种变化率随孔径增大而增大,45°铺层的层合板的变化率小于0°铺层,WFL 小于 UFL;WFL 的破坏以纤维断裂为主,裂纹垂直于纤维方向,UFL 以基体开裂为主,裂纹沿纤维方向,孔径则对破坏模式无明显影响;0°铺层 WFL 的破坏是由纤维拉伸失效导致,45°的则由纤维拉伸失效和基体拉伸剪切失效共同导致,0°铺层 UFL 由基体压缩失效导致,45°的则由基体拉伸剪切失效导致;拉伸强度的仿真与试验结果最大误差为14．1％,由此验证了仿真计算方法的有效性。     

多轴向织物层合板层间剪切强度有限元分析与实验研究

用VIMP工艺制备了UD、0/45/-45、0/45/90/-45三种多轴向织物增强,四种厚度的GFRP层合板试样,采用短梁剪切实验考察了层间剪切强度和破坏模式。建立了GFRP层合板短梁剪切试样有限元模型,计算了内部层间剪应力分布。结合计算和实验结果分析表明层合板存在由宽度方向层间剪应力变化导致的自由边缘效应,含偏轴铺层的层合板更容易发生边缘开裂破坏。厚度相同时0/45/-45多轴向织物增强层合板的层间剪切强度最高。短梁剪切强度测试存在尺寸效应,随着厚度的增加,强度下降,样品波动系数增大。     

考虑抗拉强度的含外倾结构面岩质边坡稳定性分析

当前工程设计都是将边坡失稳破坏看成整体的剪切破坏即M-C剪切破坏,基本不考虑岩土体本身抗拉强度.而岩质边坡真实的破坏应该是张拉-剪切复合破坏,不应是传统不考虑抗拉强度的单一剪切破坏模式.利用FLAC3D软件,基于张拉-剪切复合破坏准则对岩体和结构面强度参数同时进行强度折减,与只考虑抗剪强度的情况进行比较来研究抗拉强度对...     

夹芯复合材料T型接头侧弯损伤机理及强度特性分析

针对复合材料夹芯板材构件的侧弯承载和坚固连接要求,设计了弧形过渡区增强型T型胶接接头。建立了夹芯复合材料T型接头数值模型,模拟了其在侧弯载荷作用下的损伤产生、扩展及失效过程,并对夹芯复合材料T型接头试件进行了静态侧弯试验。结果表明:接头发生初始损伤的线载荷强度为44~47N/mm,损伤发生后接头的刚度值发生折减(降低约28%~32%),此时接头的承载能力仍在上升;试件界面完全剥离载荷强度较初始损伤线载荷强度略有增加(线载荷强度范围为54~62N/mm)。数值计算与试验结果吻合,表明弧形过渡区是夹芯复合材料T型接头最薄弱的部位,易发生破坏;初始损伤将首先出现在弧形过渡区复合材料表层,随着层间裂纹的扩展,过渡区复合材料与芯材的复合界面处出现剥离破坏并向自由端端部界面扩展,这是导致夹芯复合材料T型胶接接头失效的最主要原因。     

基于强度折减法的海底隧道强震破坏机理

将强度折减法引入强震作用下的海底隧道衬砌结构安全稳定性研究,利用FLAC3D软件建立了海底隧道-岩土体-海水相互作用的强度折减法数值模型,综合考虑海底隧道衬砌在强震作用下的位移、剪应变增量和塑性区变化,确定了海底隧道衬砌局部破坏的极限平衡状态和整体破坏的极限平衡状态,分析了海底隧道衬砌在强震作用下的破坏机理。结果表明:海底隧道衬砌在水平地震波的作用下,主要是围岩变形导致隧道衬砌破坏;隧道衬砌破坏位置发生在右侧侧墙中部,破坏形式为剪切破坏;隧道衬砌局部破坏的极限安全系数为1.47,整体破坏的极限安全系数为1.8,2种安全系数的极限状态可对应结构设计中的正常使用极限状态和承载力极限状态。研究成果可为海底隧道衬砌设计提供理论依据。     

弹(箭)体级间连接结构准静载失效实验与数值预示

级间螺栓法兰连接是导弹(火箭)常见的连接方式,但破坏了整体结构连续性,且承载能力薄弱,在外荷载作用下易发生失效而使整弹(箭)结构强度丧失。根据实际导弹(火箭)连接结构特点,简化设计并制作了一组原理性实验件,设计了准静载加载实验测试系统和螺栓响应信号传感器,进行了两次准静载失效实验,并利用ABAQUS软件建立了对应的有限元仿真模型。根据实验效果和实测数据,分析了连接结构在准静载荷载作用下的失效机理,并对比验证发现有限元模型数值模拟效果和精度与实验吻合较好。研究结论可为弹(箭)体级间连接结构承载能力和失效实验设计提供参考。     

FRC/钢嵌入式L型单向接头改进设计及失效机理

针对梅志远等提出的FRC/钢嵌入式单向接头所存在的初始损伤强度值偏低,不利于连接结构完整性的问题,提出了改进设计方案。通过开展改进型接头单向拉伸极限承载强度试验研究,验证了改进措施的有效性;利用Abaqus非线性显示求解技术和Cohesive界面模拟技术对接头承载特性进行仿真分析,进一步探讨了改进型单向接头承载应力分布特征、损伤演变规律以及连接失效机理。研究结果表明:改进设计方案初始损伤线强度值比梅志远等提出的结构方案提高了2~3倍;初始损伤主要表现为凹槽内表面FRC/钢粘结界面的剪切剥离。     

微带平行耦合器的计算机辅助设计

本文通过对平行耦合线数学模型的分析和耦合器各参数的关系,用综合法进行了平行耦合器的计算机辅助设计程序编制。用本程序运行,当输入介质基片的参数及耦合器的性能指标后,可打印出耦合器的设计尺寸(带线宽度 W、带线间隙 S 及耦合区的长度 L_c)和主要参数(奇偶模特性阻抗 Z_(00)、Z(0e),奇偶模有效介电常数ε_(e0)、ε_(ee),奇偶模波导波长λ_(OO),λ_(Oe)以及耦合器方向性 D)。而且还可给出色散的奇偶模特性阻抗 Z_(00)(f)和 Z_(0e)(f)等。本程序计算打出的结果与用 Bryant 和 Weiss 的列线图查得的结果甚为接近,与实验的结果也较一致,有效地提高了设计效率和准确性。     

液晶聚硅氧烷/硅油稀流体电流变效应的研究

利用Williamson醚合成方法制备了烯丙氧(对乙氧基)联苯,并以其为单体采用催化加聚合成了侧链型联苯聚硅氧烷,并对其结构进行了表征,证实该物质具有液晶性.研究了液晶聚硅氧烷/硅油稀流体的电流变效应,研究发现:该流体具有液晶型电流变液剪切变稀的现象;由剪切应力与剪切速率的关系可以看出,在2kV/mm电场作用下随着剪切速率的增大,产生的剪切应力越大;随着侧链液晶聚硅氧烷/硅油流体重量比的增大,在2kV/mm电场的作用下该流体的剪切应力也增大.     

聚硅氧烷先驱体转化制备2D Cf/Si-O-C材料

以二维碳纤维布和廉价的聚硅氧烷为原料,采用先驱体转化工艺制备2D Cf/Si-O-C材料,对其力学性能进行了考察,并与以聚碳硅烷为先驱体制备的2D Cf/SiC材料在价格和性能方面进行了对比。实验表明,2D Cf/Si-O-C材料力学性能较2D Cf/SiC材料有所下降,但成本大大降低。2D Cf/Si-O-C材料弯曲强度达到157.9 MPa,断裂韧性达到8.4MPa.m1/2,剪切强度达到23.4MPa,并且在1400℃下能较好保持材料的力学性能。     

特种防护舱抗爆性能试验研究

为探讨特种防护舱抗爆性能,进行了舱内爆炸原型试验,研究不同装药量下开闭盖状态防护舱内爆炸时的空气冲击波超压和舱体位移过程。结果表明:同药量下闭盖状态的空气冲击波超压明显高于开盖状态,即封闭舱内偶然爆炸时空气冲击波超压更高;随装药量的增大,舱壁的空气冲击波超压也在增大;舱体侧壁经过多次正反射作用均未发生碎片反应,顶盖泄爆措施对降低底板的空气冲击波超压十分有利;距爆心较近处的位移均比距爆心较远处的位移大。原型试验舱体完全破坏,但结构未发生崩溃式破坏,并无碎片及内爆的二次破片飞出,舱体具有一定的抗爆性能和较好的防破片能力。     

参数化建模的螺栓法兰连接刚度分析

为分析几何参数对螺栓法兰连接刚度的影响,用MSC.Patran软件的二次开发工具PCL(Patran Command Language)建立了螺栓法兰连接的参数化模型。研究了螺栓法兰连接刚度随连接结构几何参数的变化规律并进行了灵敏度分析。经分析可知,连接结构刚度对开孔位置比例参数最敏感,其次是上法兰厚度。当上部段长度大于某一数值时,连接结构刚度对上部段长度参数不敏感,这一结论能为连接结构动力学简化建模提供一定理论参考。     

Cr_(17) Ni_2钢平面应变断裂韧性K_(1c)的测试

一、前言由于宇航、造船等工业的迅速发展,对结构材料的强度和韧性提出了越来越高的要求。随着材料强度的提高,难于予测的低应力脆性破坏倾向性就增大了。但过去防止脆性破坏的研究工作仅限于传统的韧性和塑性指标(如α_k、δ％,ψ％等等)。这些指标常被看做保证不发生脆断的安全因素;但却不能定量的用于强度设计。而只能根据经验积累,人为的规定一些相对数值做参考,所以,具有很大的盲目性。一系列的災难性破坏分析证明了这点。这些传统的韧性指标不适于评定高强度和超高强度材料抗脆性破坏的要求。这是由于结构材料在经过冶炼、加工等存在不可避免的缺陷(如气孔、夹杂、裂     

电场作用微燃烧器的液体乙醇层流扩散燃烧

采用实验和数值模拟方法对电场作用下微燃烧器的液体乙醇层流扩散燃烧进行研究。研究结果表明,数值模拟高温区与实验拍摄火焰结构外形相似,前者的结构尺寸均高于后者;H/d与R e基本上呈线性增加关系,W/d先随R e线性增加,后变化幅度较小;H/d与电场强度E之间存在波浪曲线关系,波浪整体呈上升趋势,W/d整体上随电场强度E也呈上升趋势;火焰高度和宽度无量纲的数值模拟值与实验计算值吻合良好。     

温度和压力对玻璃纤维增强环氧复合材料吸湿特性的影响

采用称量法研究了温度、压力对浸泡在水中的GF/E-51试件吸湿性的影响;通过短梁剪切实验研究了温度、压力和浸泡时间对GF/E-51剪切强度的影响,使用体视显微镜观察了浸泡60d后GF/E-51的截面形貌。结果表明:温度对试件的吸湿影响较大,与30℃时相比,50℃时的平衡吸湿量增了145.0%,扩散系数增加了47.6%,50%吸湿量以前的平均吸湿速率增加了3倍,温度升高,加速了GF/E-51试件吸湿由Fick扩散到非Fick扩散的转变;压力对复合材料吸湿及吸湿试样的剪切强度有明显的影响:压力升高,抑制了树脂基体的溶胀,延缓了GF/E-51试件吸湿由Fick扩散到非Fick扩散的转变,减轻了溶胀对剪切强度影响,浸泡60d后,剪切强度保留率保持不变,但5atm/30℃水中试件剪切强度保留率比1atm/30℃条件下高3.97%、比1atm/50℃条件下高5.17%。     

模型乳化油废水的稳定性研究

以模型乳化油废水从静置开始至实现油水分离所需静置时间Ts的大小作为表征模型乳化油废水稳定性的标准,研究了粒径分布、表面活性剂类型、表面活性剂质量浓度和油分质量浓度对模型乳化油废水稳定性的影响规律。结果表明:其他参数相同时,模型乳化油废水的稳定性随平均粒径D(3,2)的增大而降低,随油分质量浓度的增大而增加;以阳离子表面活性剂C16H3(3CH3)3NBr、非离子表面活性剂C64H124O26和阴离子表面活性剂C18H29SO3Na为乳化剂的3种模型乳化油废水稳定性依次递增;当表面活性剂质量浓度处于较小范围内,模型乳化油废水的稳定性随表面活性剂质量浓度的增大而增加,但当表面活性剂质量浓度过大,超过临界胶束浓度,模型乳化油废水的稳定性反而降低。     

利用二次函数图象展示物理问题情景

二次函数y=ax2 bx c,当a＞0时,图象开口向上,顶点坐标为(-b/2a,4ac-b2/4a),如图1所示,表明:y随着x增大,先减小后增大;当a＜0时,图象开口向下,顶点坐标为(-b/2a,4ac-b2/4a)如图2所示,表明:y随x的增加,先增大后减小     

强激光在超音速射流剪切层中传播的数值研究

以波长10 6μm、半径0 1m、强度166W的高功率CO2激光束穿过二维超音速自由射流剪切层流场为计算模型,研究了由于强激光束辐射加热对流场的干扰以及激光束穿过超音速射流剪切层后远场光强分布的变化。结果表明:在不同的马赫数下超音速射流剪切层流场对激光束远场强度分布影响明显不同,流场密度分布的微小变化都会使光束远场强度分布产生显见的不同;对于透过超音速射流流场的非聚焦的强激光束,由强激光束所产生的辐射加热对流场所造成的干扰可以忽略。     

添加SiC微粉对硅树脂先驱体转化3D Cf/Si-O-C材料性能的影响

以三维碳纤维织物和廉价的硅树脂为原料,采用先驱体转化工艺制备3D G/Si-O-C材料,考察了浸渍液中添加SiC填料对材料微观结构、力学性能和抗氧化性能影响.结果表明:添加适量的SiC填料有助于减少基体孔隙,改善界面结合,从而提高材料的力学性能;而SiC含量过高时,容易在材料内部形成闭孔,从而导致材料力学性能下降.当SiC微粉含量为18.2%时,材料具有最好的力学性能,弯曲强度和断裂韧度分别为421.3MPa和13.0 MPa·m1/2;而材料的抗氧化性能随着SiC微粉含量的增加而增加,当SiC微粉含量为25.0%时,材料的弯曲强度保留率最高,达到了89.5%.     

不同推力与射流类型的火箭发动机排气噪声仿真研究

火箭发动机排气的气动噪声分析是降噪的基础。采用k-ε湍流模型和大涡模拟对发动机排气场进行仿真,再采用FW-H法对噪声场进行计算。对4种不同推力发动机的欠膨胀和过膨胀排气流场的仿真分析表明：排气场声功率级的分布与湍流强度的分布具有相似性,且有明显边界;声功率级在射流影响区域呈现锥形分布的特征,半锥角随推力增大但变化不大,在13°～16°;正激波后的声功率最大,此外噪声强度最大的位置介于马赫数为1的界面到燃气/空气界面之间;射流欠膨胀时,最大声功率在喷管出口下游,射流过膨胀时,最大声功率在喷口附近或内部;对于推力接近的发动机排气场,其噪声声压级基本相同,与射流状态无关;随着发动机推力的增大,声功率级最大值增大不多,而高声功率级的范围扩大是噪声增大的主因;发动机排气噪声的频率范围较宽,主频随着推力增大而降低的原因不是高频噪声降低,而是下游大尺度涡脉动引起的低频噪声增强。