测量聚合物在高应变率下力学性质的实验系统

本文介绍了一种用于测量材料在高应变率下单轴应力─应变性能的实验测量系统：落重与高速摄影实验系统。该系统在现有的落重装置的基础上,增加了高速摄影和应力过程的同时测量,使得在一次实验中可同时取到应力应变数据。从而避免了这类实验中常用的变形过程中体积不变的假设。通过高速实验提供的实验照片,我们还可以观察到聚合物在高应变率下从变形到断裂的发展过程。     

【专栏】飞机结构静强度应变现场测试手段展望

目前飞机结构静强度应变现场主要的测试手段为使用电阻应变计测量系统，但电阻应变计测量系统存在抗电磁干扰差、引线过多以及一致性难以保证等问题，测试效果难以保证。近年来，光纤传感以及非接触光学测量手段的迅速发展，为飞机结构静强度应变现场测试提供了多种选择。本文通过分析以数字图像相关法技术为代表的新技术的特点，如通过进行非接触操作消除安装过程中所带来的分散性误差以及不确定性，在应对某些需要定性分析的飞机静强度试验场合时可以实时给出三维应变和位移场数据，使测量技术更加直观，以及可溯源性更好、更容易保证计量特性的稳定等，对未来飞机结构静强度应变现场测试手段进行了展望，以期为相关部门和机构提供参考。     

应变天平测量电路退化及失效检测技术

针对振动、温度应力等引起的风洞应变天平检测电路(惠斯登电桥)的退化或失效,提出一种检测方法。基于不同时刻在电桥不同节点施加激励并测量其响应,通过理论计算实现电桥的参数解析,基于聚类实现失效检测。研制了原理样机,并开展实验研究,实验结果表明该方法有效,可以实现电桥的失效检测,电桥电阻的测量精度可以达到0. 2‰以上。基于该方法设计的样机,可以实现应变天平检测电路的退化及失效的自动检测,节省故障诊断时间,提高风洞试验的可用时间。     

921A钢在海水中腐蚀的力学化学效应

为了研究弹性应力和弹塑性应变对921A船体钢在模拟海水中腐蚀行为的影响,采用自制的载荷-电化学实验装置对921A钢在载荷与腐蚀介质协同作用时的开路电位、动电位极化曲线和电化学阻抗谱等电化学性能进行了测试,并由电化学阻抗谱拟合得到的电荷传递电阻定义载荷下的腐蚀速率修正因子,将实验得到的腐蚀速率修正因子与理论值进行了对比。结果表明:弹性拉应力与弹性压应力对力学化学效应的影响具有对称性。力学化学效应随着弹性应力的增大而增大,随着弹塑性应变的增大先增大后减小。弹塑性应变对力学化学效应的影响远远大于弹性应力的影响。在研究范围内,弹塑性应变引起的腐蚀电位负移量最大为62.6 mV,相应的腐蚀速率修正因子高达4.113,而弹性应力引起的腐蚀电位负移量最大为24.5 mV,相应的腐蚀速率修正因子为1.746。由此可见,应力应变对921A钢在海水中腐蚀行为的影响不容忽视。     

SHPB实验中试件应变均匀性的解析分析

本文利用一维应力波理论,对ＳＨＰＢ实验中试件的应变均匀性进行了解析分析,结果表明试件中存在着严重的应变不均匀性,现有的实验结果处理方法有待进一步完善。本文给出了实验特性参数的估计关系式。     

带状金属承载脉冲电流特性分析及优化仿真

为解决电磁轨道炮导体内脉冲大电流局部聚集的问题,引入了以复杂的带状金属导体承载电流克服趋肤效应的方法.在理论分析的基础上,采用厚度变薄、边棱处倒角、附加钨护套等方法,用典型的脉宽为10 ms、幅值为2 MA的半周期正弦波激励电流,对厚度分别为40、20、15、10 mm的铜带内电流密度分布进行了仿真.仿真结果表明:1)在相同条件下,一定范围内铜带越薄,电流分布越均匀;2)边棱处倒角在一定程度上能够改善电流分布;3)铜带两侧加钨护套后可以进一步改善其电流分布状况,并得到了电流绝对均匀性系数大于73％的优化结构设计.     

基于应变测量法的几种典型悬臂梁的挠度测量

挠度变形是工程梁设计中的一项重要指标,为了更加准确地测量梁的挠度变形,提出了采用应变式传感器进行挠度测量的方法对几种典型的悬臂梁的挠度进行测量,该方法是利用挠度与外载荷(外力偶)、弯矩与应力、应力应变之间的关系,导出梁的挠度与应变之间的关系,从而由测得的应变得出悬臂梁在外载荷作用下的挠度。测量结果表明该测量方法测得的结果大大地提高了挠度测量精度。     

碳纤维混凝土单轴受压应力-应变本构关系

碳纤维混凝土受压应力-应变全曲线研究是对其基本力学性能进行全面认识的基础,也是表现碳纤维混凝土基本受压特性的综合宏观反映。对9组（碳纤维体积分数分别为0,0.2%,0.4%,0.6%,0.8%,1.0%,1.2%,1.4%,1.6%）碳纤维混凝土试件进行了立方体和棱柱体抗压强度试验,结果表明碳纤维混凝土立方体和棱柱体抗压强度随碳纤维体积分数的增加呈下降趋势,峰值应变随碳纤维体积分数的增加呈增大趋势。基于各体积分数碳纤维混凝土的棱柱体抗压强度和峰值应变的试验数据,拟合得到了棱柱体抗压强度和峰值应变与体积分数之间的函数表达式。利用微机控制电液伺服压力试验机测定了9组碳纤维混凝土应力-应变全曲线,参照非线弹性理论的混凝土单轴受压应力-应变本构模型,根据测得的全曲线应力-应变数据,拟合得到了应力-应变全曲线上升段表达式参数和下降段表达式参数,最后给出了基于碳纤维体积分数变化的碳纤维混凝土单轴受压应力-应变本构方程。     

SHPB方法用于泡沫塑料存在问题探讨

本文用一维波动方程对ＳＨＰＢ实验过程进行了数值模拟,研究了泡沫塑料和高聚物中的应力和应变分布,及影响应力,应变分布的实验参数,对泡沫塑料和高聚物来说,应力或应变的不均匀是显著存在的。现有的均匀处理会引起材料的“硬化”或“软化”现象,它们并不完全反映材料的固有性质,须进一步探讨合理的处理方法。     

电磁发射用脉冲电抗器应力分析及结构设计

基于对电磁力以及热应力的解析计算公式的推导，运用ANSYS有限元仿真软件对固定电抗器顶底端面情况下的铜箔进行电磁-温度-结构耦合分析，分别得出热应力及所受总应力与应变的分布情况。进一步对电抗器的结构进行优化，综合考虑其结构强度要求与连发温度要求，确定电抗器的最优设计结构，最终通过试验验证出仿真与设计方案真实可信。     

激光制备多层结构的软质基底耐磨类金刚石膜

为提高金属铜软基底的耐磨、抗蚀能力，采用脉冲激光沉积技术制备了金属铜基底上的多层结构类金刚石保护膜；其中的碳化硅-类金刚石循环层避免了类金刚石膜层中内应力的累积，降低了功能类金刚石层破裂的风险，碳化硅持力层降低了软质铜基底与高硬度类金刚石层的硬度差，金属钛层则使得铜基底与上层碳化硅层牢固结合。实验测试表明，多层结构类金刚石保护膜在铜基底上附着牢固，可通过美军标MIL-48497A规定的重摩擦和国军标GJB150.5A-2009规定的高低温冲击试验，同时能够承受弱碱溶液的腐蚀；摩擦系数低、处于0.093以下，耐磨性能好、2 h摩擦未见磨痕。针对不同金属基底特性改进工艺，该技术可应用于存在腐蚀性环境中机械工具的抗磨保护膜。     

埋地输油管道直流排流保护技术应用

随着电气化铁路建设的飞速发展,干扰电流对埋地输油管道的干扰腐蚀越来越普遍。干扰电流包括直流干扰电流、交流干扰电流和地电流等3类,其中直流干扰电流对输油管道的干扰腐蚀最为严重。分析了直接排流、极性排流、强制排流和接地排流等4种直流排流技术的工作原理、特点及适用范围,结合输油管道的设计背景及电位测定,在不影响电气化铁路正常运行的情况下,选择接地排流保护措施。计算确定了输油管道的排流保护参数,并在输油管道平行电气化铁路区间设置6组直流干扰电流排流点和9组牺牲阳极。埋地输油管道经开挖检测,管道绝缘防腐层完好,未发现明显的直流干扰腐蚀现象,取得了较好的直流排流效果。     

随机载荷下疲劳寿命预估计算方法研究

分析了一种用于随机载荷下零构件疲劳寿命预估的有效计算方法 .引入材料所吸收的弹性应变能和塑性应变能等参量 ,在等能量损伤法则下推算出稳态条件下随机载荷的等价常幅应力 ,适用于结构设计阶段和改进阶段或应力响应时间历程无法实测的情况 .     

无感电阻网络分流器研制与性能分析

分析了雷电浪涌发生器短路电流波形的特点 ,研制了无感电阻网络分流器 ,实验证明该分流器测试结果的重复性和测试不同量值的雷电脉冲电流时的线性度 ,均符合国家标准GB/T176 2 6 5 - 1999和国际电工委员会标准IEC6 10 0 0 - 4- 5的要求。     

PMI泡沫夹层结构雷达天线罩间接热-结构耦合分析与实验研究

机载PMI泡沫夹层结构雷达天线罩在环境温度变化时将产生表面变形现象并影响其使用性能,但对天线罩热变形结果进行实时检测分析具有一定难度。通过ANSYS间接热-结构耦合法建立了分析模型,对天线罩进行了计算分析,采用热膨胀片状模型进行了理论分析,在此基础上,设计并开展了温度冲击实验研究。结果表明, PMI夹层结构天线罩的热-结构耦合变形综合应变趋势是棱边处膨胀程度最大,由边缘至天线罩透波面中心处,膨胀程度逐渐减小；间接热-结构耦合计算应变值与实测应变值之间平均相差35.08%,间接热-结构耦合分析方法与模型具有一定的可信性。     

小水线面双体船单点硬搁浅数值仿真分析

利用非线性有限元数值仿真技术,对某 SWATH 典型实船单点硬搁浅过程进行研究,得出小水线面船搁浅过程中的搁浅戢荷、能量吸收、结构损伤特性和运动情况.结果表明,小水线面搁浅过程中 X 方向的搁浅载荷是主要载荷,结构的损伤变形只波及触底区域附近结构,搁浅部位支柱的应力不高,没有明显的塑性变形,搁浅损伤路径略向船体内侧倾斜,SWATH 的潜体壳板和潜体纵骨发挥了重要的吸能作用,经历搁浅第一阶段后小水线面船的刺余动能大部分转换为 X 向平动动能,少部分转化为 Z 向平动动能及绕 X 轴和 Z轴的旋转动能.     

固体火箭发动机复合材料壳体裙黏接性能分析

采用数值计算方法研究复合材料壳体裙连接结构的黏接性能。通过建立纤维缠绕壳体的有限元模型,采用内聚力模型定义裙黏接面的接触关系,引入黏接界面的损伤失效准则,模拟黏接界面的脱黏行为,以此预测裙连接结构的极限承载。同时,研究壳体的轴向和环向应变及黏接面上的剪应力分布情况,以及弹性层的弹性模量与黏接长度对黏接性能的影响。数值算例表明,计算结果与实验数据相吻合,验证了该方法的正确性。所提方法可用于裙连接结构的优化设计中。     

纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体高应变率压缩吸能机理

为研究纤维缠绕复合材料夹芯圆柱体吸能元件在高应变率冲击压缩载荷作用下的变形损伤模式和能量吸收机理,采用ABAQUS商用有限元软件和分离式Hopkinson压杆装置开展数值模拟分析和试验验证研究。对比分析宏观力学响应规律和微观损伤破坏机理,可知吸能结构元件在高应变率压缩载荷下的力学响应具有典型的弹塑性特征,内部芯材主要产生压缩塑性损伤,而表层复合材料沿环向产生拉伸断裂破坏。研究表明,该吸能元件冲击压缩吸能特性优异,可满足水下结构平台的冲击防护和浮力储备要求。     

燃烧室压力对潜入式喷管喉衬热应力的影响

为了研究燃烧室压力对固体火箭发动机潜入式喷管热应力影响规律的问题,采用商业流体软件,基于压力求解器,求解了喷管纯气相的流场,确定了燃气温度、压力、壁面对流换热系数;采用有限元软件,依据流场计算的非均布壁面压力与非均布对流换热,求解了燃烧室压力为6 MPa下的潜入式喷管热结构问题;通过地面点火试验验证了仿真模型与数值方法的有效性与准确性;采用相同计算模型与数值方法,求解了在燃烧室压力为9 MPa、12 MPa下的喷管热结构问题,揭示了燃烧室压力对喉衬热应力的影响规律。结果表明:整个工作过程,喉衬环向应力最大值为103.9 MPa,位于内表面,且随时间增大,先增大后减小;喉衬环向拉应力也随时间先增大后减小;随压力增大,对流换热系数增大,喉衬温度升高,喉衬环向拉应力增大,喉衬环向压应力减小。