三维正交纤维复合材料弹性性能细观力学分析

对三维正交编织纤维增强复合材料的弹性性能进行了细观力学分析．提出了这种材料的一种细观力学分析模型，推导了其主拉伸弹性模量和主泊松比的计算公式，并用实验数据对弹性模量计算公式进行了验证     

长纤维复合材料非线性细观模型

本文基于Huang细观理论弹性模型,建立桥联参数与基体等效塑性应变的函数关系式,从基体塑性及塑性应变改变复合材料应力场分布两个方面研究复合材料非线性。从而,细观力学桥联模型能够分析基体塑性变形对基体与纤维协同工作的影响。本方法运用传统塑性理论计算基体的塑性变形,以改进的桥联矩阵考虑分配基体和纤维应力,计算过程相对简明。最后,本文用该方法分析了单向复合材料剪切性能,理论计算值与实验结果吻合较好。     

三维正交纤维复合材料弹性性能细观力学分析

对三维正交编积纤维增复合材料的弹性性能进行了细观力学分析。提出了这种材料的一种细观力学分析模型，推导了其主拉伸弹性模量和主泊松比的计算公式，并用实验数据对弹性模量计算公式进行了验证。     

纤维束复合材料在剪力作用下的力学性能

利用细观力学模型研究在剪力作用下复合材料的性质.以单纤维复合材料为基础,利用平面应变模型和有限元法计算了3根束和4根束纤维增强复合材料的弹塑性应力-应变关系.对不同的细观结构的复合材料非线性性能进行了数值比较.     

单向短纤维增强复合材料纵向弹性模量预测

建立含单纤维和基体的双圆柱复合材料细观力学模型,采用基体剪应力的Lame形式推导得到纤维轴向应力计算方程和纤维长度影响因子λ的表达式。依据纤维长度影响因子和混合定律得到了单向短纤维增强复合材料纵向弹性模量的计算公式,探讨纤维长径比和体积分数等细观结构参数对材料纵向弹性模量的影响。将计算公式得到的材料纵向弹性模量与Halpin-Tsai和Darlnigton方程得到的结果与实验值进行了对比。结果表明,计算公式预测值更接近于实验值。     

细观参数对纤维增强金属基复合材料宏细观力学性能的影响

B纤维、SiC纤维增强Al基及Mg基复合材料的微观参数对宏观性能具有重要影响.基于细观力学理论,利用代表性体积元(RVE)建立极坐标复合材料宏细观弹塑性本构模型,采用有限元法研究了Al基和Mg基复合材料的基体材料、纤维种类、纤维体积分数对复合材料整体力学性能的影响.研究结果表明:基体材料遵循自身弹塑性变化规律并引起复合材料整体的弹塑性变形,纤维保持其线弹性性能,在拉伸过程起主要承载作用;基体材料及纤维体积分数对复合材料力学性能的影响效应更强;利用宏细观本构模型计算获得的复合材料应力值与试验值接近,误差不超过2.5%.     

聚酰胺/橡胶复合材料纤维含量对拉伸性能的影响

纤维体积含量是决定纤维增强复合材料各项力学性能的一个重要参数.本文通过理论分析和实验,就纤维体积含量与聚酰胺6(锦纶)帘线/天然橡胶复合材料的拉伸强度、拉伸模量的关系进行了研究,得到了纤维体积含量的理论下界极限和上界极限以及许用的上界极限.实验结果提供了有关参数和影响因素,这将对聚酰胺6帘线/天然橡胶复合材料的细观力学设计提供依据.     

T700/QY8911缝合复合材料细观力学模型研究

建立了两种缝合复合材料单层细观力学几何模型。通过考虑缝线引起面内纤维弯曲角度的梯度渐变分布和纤维弯曲区域宽度的范围,以T700/QY8911缝合复合材料为例,用细观力学方法和数值积分方法分别计算了两种模型的弹性常数和拉伸强度。计算及试验结果表明,缝合引起的面内纤维弯曲变形导致了复合材料纵向弹性常数下降;无论增强纤维最大弯曲变形程度为何值,当纤维弯曲区域宽度越小,纤维弯曲区域宽度对纵向弹性模量的影响越大;即缝线引起纤维在针脚附近只有部分纤维发生弯曲变形比纤维全部发生弯曲变形得到的结果更准确。     

聚酰胺6帘线/天然橡胶复合材料中纤维体积含量对拉伸性能的影响

纤维体积含量是决定纤维增强复合材料各项力学性能的一个重要的参数。本文通过理论分析和实验.就纤维体积含量与聚酰胺6(锦纶)帘线/天然橡胶复合材料的拉伸强度、拉伸模量的关系进行了研究.得到了纤维体积含量的理论下界极限和上界极限以及许用的上界极限。实验结果提供了有关参数和影响因素,这将对聚酰胺6帘线/天然橡胶复合材料的细观力学设计提供依据。     

三维正交纤维复合材料的剪切模量与非主轴本构方程

本文对三维正交编织纤维增强复合材料的剪切模量进行了细观力学分析，提出了一种细观力学分析模型，得出了这种材料的剪切模量混合律和非主轴方向上的本构关系。图４、参４。     

记忆合金/Si复合膜驱动性能的力学建模与仿真

在考虑记忆合金材料非线性的基础上,按照材料力学的方法联立静力学、变形几何及物理的三者关系,建立了热载荷作用下记忆合金薄膜与Si基底相互耦合作用的力学模型.通过对一个完整的热循环过程中NiTi记忆合金/Si复合膜驱动性能的模拟和讨论,结果表明,由于相变的作用,以Si为基底的记忆合金薄膜能在较窄的温度范围内产生大的驱动力及位移.通过对不同厚度比情况下复合膜最大挠度的研究发现,随着Si基底与记忆合金薄膜厚度比的增大,复合膜的最大挠度逐渐减小;当两者厚度比大于5时,本模型对记忆合金/Si复合膜驱动性能的描述和预测更精确.     

智能材料及其应用进展

概述了智能材料的内涵；介绍了智能材料的设计思想来源，材料组元的选择和复合形式以及其中的几条复合途径；综述了压电陶瓷复合材料和压电聚合物，形状记忆合金和形状记忆高分子聚合物，光纤材料和电流变体等几类智能材料的研究情况和应用；最后，指出了智能材料的研究价值和广阔的应用前景 。     

SMA增强复合材料梁的低速冲击响应分析

以形状记忆合金纤维增强复合材料梁为研究对象，应用有限元法对其低速冲击响应进行了分析。采用Newmark直接积分法求解有限元动力方程，并考虑了形状记忆合金对刚度矩阵的影响；同时，利用Hertzian接触定律确定冲击接触力；分析结果表明形状记忆合金能有效地改善复合材料梁的低速冲击响应能力，它的最大位移与最大压应力都有明显减少。     

磁控形状记忆合金执行器工作原理及其应用

磁控形状记忆合金是一种在磁场控制下可产生较大变形并具有形状记忆功能的新型功能材料。在阐述该种材料磁控特性的基础上,论述了磁控形状记忆合金执行器的工作原理,并以所研制的蠕动型磁控形状记忆合金直线电机为例,介绍了其设计方法与试验结果。     

磁控形状记忆合金伸缩作动器设计及参数分析

该文基于磁控形状记忆合金（MSMA）材料自主设计了一种磁控形状记忆合金伸缩作动器,并阐述其原理。通过建立有限元模型,并对MSMA相对空气导磁率、导磁片的相对导磁率及电流等参数进行了分析。研究表明：当MSMA相对空气导磁率为30、电流大小为3 A时,MSMA棒中心线磁场的均匀性较好;而导磁片的相对导磁率对其均匀性影响较小。设计出了一种新型磁控形状记忆合金伸缩作动器,达到了从理论上充分掌握MSMA棒轴向磁场强度及均匀性,并间接地保证了磁控形状记忆合金伸缩作动器具有较优的控制力。     

热机载荷下形状记忆合金梁超静定问题分析

基于梁的弯曲变形理论及形状记忆合金材料的应力-应变关系,在考虑形状记忆合金材料相变临界应力与临界温度关系的情况下,分析了形状记忆合金超静定梁在非纯弯曲条件下的非线性力学行为.为了直观描述梁在拉压两侧相变的不对称性,引入拉压不对称系数,分析了各相变阶段横截面上的应力分布,通过求解平衡方程,得到了横截面中性轴位移、曲率以及...     

利用SMA拟弹性增强复合材料梁抗低速冲击性能

以形状记忆合金SMA纤维增强复合材料梁为研究对象,根据SMA拟弹性曲线的特性,确立了一种SMA拟弹性应力应变关系的分段线性化模型;根据SMA的能量吸收特性,采用分步能量平衡法,求解了SMA增强复合材料梁受低速冲击时的横向位移和应力;分析了SMA的拟弹性特性对复合材料梁的低速冲击响应性能的影响.研究结果显示,SMA的能量吸收特性能有效地增强复合材料梁抗低速冲击响应性能,梁的最大位移和最大应力都有明显减小.     

超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合材料的制备与功能特性

基于NbTi-TiNi共晶型相变,经成分分析,通过电弧熔炼制备几种具有NbTi和TiNi记忆合金铸态双相组织的NbTiNi合金。这种合金是一种原位自生的NbTi/TiNi记忆合金复合材料,具有复合比可控(通过调整Ni或Nb含量)、可逆马氏体相变温度可调(通过调整Ti/Ni比例)的特点。通过对其辅以常规的锻造、拔丝等大变形工艺加工,使NbTi和TiNi组元细化至微米级别,进一步得到复合组元比表面大、分布均匀、界面强度高的超细片层NbTi/TiNi记忆合金复合丝材料。通过热膨胀仪和万能拉伸试验机对其进行热膨胀和力学性能测试。结果表明,该复合材料不但具有很高的屈服强度(超过1.6 GPa),还具有负膨胀点记忆效应、应变软模效应等新功能特性。     

大直径空心光纤压缩性能的研究

采用在薄板中埋入大直径空心光纤的方法进行了压缩性能的实际测试，同时在薄板中埋入形状记忆合金丝，利用其对预设拉伸在热状态下恢复记忆的功能作为特殊的施力源。使用光功率计检测空心光纤光强输出的变化量，并利用静态电阻测量仪检测复合材料本身的变化，依此来判别空心光纤承载压缩的能力。测试结果表明，空心光纤随薄板材料形变输出光功率发生明显的变化。通过实验还证实了空心光纤出现断裂时的性能变化规律。     

形状记忆合金驱动的软体仿生手掌

与刚性部件控制的机械手臂或者手指相比,以记忆合金丝作为驱动器的驱动部件,避免了结构复杂的刚性部件以及复杂的运动反馈控制系统,其输出力—重量比高,驱动方式简便,引起各界的关注。本文以形状记忆合金为基础,设计试验了一种形状记忆合金丝驱动的软体仿生手掌。阐述了驱动记忆合金的原理、手掌的制作原理,建立了软体仿生手掌的运动学模型,采用matlab进行了运动学仿真验证分析,通过物理试验证明记忆合金驱动的软体仿生手掌可以达到手指弯曲及实际物体抓取的效果。