轴向剪切条件下功能梯度圆柱形复合材料的界面开裂问题研究

针对外覆功能梯度涂层的圆柱形复合材料在轴向剪切作用下的界面开裂问题,建立了断裂力学分析的理论模型。运用分离变量和无穷级数法,推导了奇异积分方程;利用Lobatto-Chebyshev配点法将其离散为代数方程组,最后得到了应力强度因子的数值解。对数值结果的讨论表明:在涂层外表面固定的条件下,可以通过降低涂层厚度和设计内侧软而外侧硬的涂层2种途径来有效地减小界面的断裂驱动力。研究结果可为工程中该类复合材料的防断裂优化设计提供理论参考。     

气囊辅助RTM制备复合材料承力筒内腔尺寸控制技术

根据气囊充压压力与复合材料承力筒内径之间的变化关系,给出了成型复合材料承力筒内表面的气囊尺寸计算方程。分析了气囊充压压力增大对承力筒的壁厚、纤维含量和弯曲性能的影响。采用气囊辅助RTM工艺整体制备出复合材料承力筒。试验结果表明,气囊充压压力使复合材料承力筒的壁厚减薄,纤维体积含量增加,弯曲性能提高;选择适当的气囊充压压力可以制备出满足设计要求的复合材料承力筒。     

焊接药筒发射强度分析及退壳力计算

药筒是炮弹的重要组成部分,药筒的发射强度问题是药筒与身管之间互相接触的非线性问题。本课题以焊接药筒为研究对象,通过有限元分析的方法,采用ANSYS/LS-DYNA显式动力分析软件对药筒整个发射过程进行数值仿真,从仿真结果中提取有用的相关数据进行退壳力的计算,从而寻求合理的区间,以满足发射强度及退壳作用要求。     

准陶瓷Cf/SiC复合材料的制备

采用热重-差热(TG-DTA)、红外(IR)等分析测试手段,研究了聚碳硅烷(PCS)的裂解及化学转化过程,从理论上验证了先驱体聚碳硅烷(PCS)600℃裂解产物的准陶瓷特性.先驱体聚碳硅烷在600℃呈现一种半有机、半无机状态,其产物具有准陶瓷的特征,在大约750℃出现无机化转变高峰,固称其为准陶瓷.以碳布、准三维编织体、三维编织体为增强体,采用先驱体浸渍裂解(PIP)工艺在600℃制备了碳纤维增强碳化硅(Cf/SiC)准陶瓷基复合材料.结果表明,以三维编织体增强的准陶瓷Cf/SiC复合材料获得了较理想的结构、性能,所制备3D-Cf/SiC复合材料密度仅有1.27g/cm3,弯曲强度达到193.69MPa,室温拉伸强度为197.69MPa,600℃拉伸强度为167.33MPa.复合材料断口形貌分析表明,在低温600℃制备的准陶瓷Cf/SiC复合材料呈现明显的韧性断裂特征.     

短纤维复合材料的随机微结构力学分析

利用随机介质微观力学方法对纤维大小、方向随机分布的短纤维复合材料弹性模量进行了计算。给出了与微观性能相联系的复合材料弹性模量计算公式。对铝基碳化硅增强短纤维复合材料进行了计算及实验验证。     

正交各向异性复合材料弹性常数的波动测定法

本文基于波动理论,提出在正交各向异性材料的主方向坐标系下,测定材料弹性常数的简便方法,用这种波动实验方法测定玻璃纤维增强复合材料的线性弹性常数。     

复合材料在桥梁制造和下部结构修复中的应用

特拉华大学复合材料研究中心为一国际财团的一部分,该财团最近被选定的可通过国防高级研究计划局的“技术再投资规划”接受拨款。联合研究的目标是为美国陆军调查复合材料在桥梁下部结构之修复及桥梁系统和构件之发展中的使用情况。     

加热对圆柱绕流影响的热线测量

首次给出了风洞中加热圆柱涡脱落受加热功率控制的热线测量结果。实验表明:当Re>Re_c时,加热使涡脱落频率f下降,甚至完全抑制涡脱落;加热使涡脱落处于临界状态时,其涡脱落频率f_c与来流风速U成正比;加热可影响圆柱绕流的涡脱落模式,使热线功率谱的单峰变为双峰。     

加过渡环的锥柱组合旋转壳的有限元应力分析与比较

对旋转组合壳体在轴对称静载荷作用下的强度计算,采用了性能良好的三节点曲线壳元,并采用整体坐标下位移和转角各自独立的插值函数推导有限元列式和编制计算机程序。经算例验证表明,上述单元和算法具有单元划分少、精度高、收敛性好的优点。对锥-锥-柱、锥-环-柱、锥-环-锥-环-柱等组合壳过渡区域最大弯矩值和应力值随结构参数变化情况进行了广泛的计算和对比分析,得出了一些有重要工程意义的新结论。