3D打印骨支架结构设计及其应力分布研究

骨支架的应力集中会导致结构发生开裂或坍塌,严重影响骨支架的承载能力。应力集中容易发生在孔与孔的连接处,因此,孔的形状设计是影响骨支架应力的关键因素。以1 mm×1 mm×1 mm的立方体为基础单元,分别构建了正方形孔、正六边形孔、圆形孔和立方密排单元4种三维模型,通过调整孔径获得不同孔隙率的单元体模型。使用有限元方法对单元体模型进行静态压缩数值模拟,结果表明,孔隙率为36%～66%时,最大应力最小的结构是立方密排结构,分别为5.50、7.18、10.53和15.41 MPa;综合应力分布云图和压缩等效模量图,得出立方密排单元结构的力学性能最好。采用选择性激光烧结技术制备立方密排单元结构的支架,该支架具有较好的抗压强度。     

袋式除尘器花板等效力学性质分析

将均匀化方法与有限元法结合起来,采用单胞法分析周期性分布、含圆孔袋式除尘器花板的等效力学性质,通过对含密集型周期分布圆孔袋式除尘器花板的挠度和模态对比分析,证实了均匀化方法的有效性,进一步研究了花板圆孔半径和圆孔中心距对花板等效弹性常数的影响规律.结果表明:a.在圆孔半径相同情况下,随着圆孔中心距的增大,花板等效弹性模量逐渐增大,但等效泊松比逐渐减小;b.在圆孔中心距相同情况下,随着圆孔半径的增大,花板等效弹性模量逐渐减小,但等效泊松比逐渐增大.     

基于统计孔径的泡沫铝小变形压缩的有限元模拟分析

对泡沫铝材料的细观结构进行了分析,以等效圆孔近似模拟泡沫铝材料的孔隙.利用C     

圆柱壳开孔问题──双圆孔及排圆孔的基本解

本文在工作〔１〕求得的柱壳开单圆孔的基本解的基础上,利用开孔相当于对基本应力 场的摄动的概念,用叠加原理来得到圆柱壳开多个圆孔的解。由于处理边界条件的要求,需 要运用一个极座标的表示法。为此,利用柱函数的加法定理,把其他孔的摄动奇点解用一个 极座标表示,推导了相应的公式,并叙述了解题的步骤。文中对于母线方向开二个孔。一排 孔以及圆周方向开二个孔及一排孔的情形作了详细的推导,其他开孔情形则可类似进行。     

一种血红密孔菌色素提取工艺优化及稳定性研究

以一株含有大量红色色素的野生血红密孔菌子实体为试验材料,以提取温度、乙醇体积分数、提取时间3个因素为指标对其进行了色素提取工艺优化,并对该子实体色素的稳定性进行了研究.其结果表明:血红密孔菌子实体色素的最佳提取工艺条件为:提取温度为85℃,乙醇体积分数为70%,提取时间为80min,色素含量3.84 mg/g.色素稳定性研究表明,该色素对温度、氧化剂、还原剂、金属离子等的稳定性较好,在食品、工业中具有较大的开发利用价值,值得更加深入的研究.     

延期时间对高台阶抛掷爆破效果的影响

为了研究高台阶抛掷爆破合理的延期时间,基于相似材料模型试验,运用有限元软件ANSYS模拟不同排间毫秒延期的抛掷爆破模型.试验和计算结果表明:从增加最远抛距和减少大块率的角度出发,当排间毫秒延期时间小于或等于2 ms时,后排孔爆炸的一部分能量用来给第1排孔爆破的碎块做功,第1排孔碎块的抛距增加,且第1排炮孔的大块率也减少;从有利于改善单元在x、y、z三个方向的应力叠加效果来看,第2排炮孔的延期时间宜定于1.27~2.04 ms之间.由于确定模型尺寸和原型尺寸的几何相似比1:50,故推荐矿山高台阶抛掷爆破的排间延期时间为63.5~102.0 ms.      

排液法测定多孔陶瓷材料开孔率的探讨

为了正确测量多孔陶瓷材料的开孔率,根据阿基米德定律,应用电子分析天平,排液法推导了浸没在液体中或飘浮于液面上的多孔材料的开孔率公式,并简要分析了测试过程中的注意事项。     

正交各向异性开孔夹支方板动力特性研究

用高精度三角形板单元有限元程序研究多种正交各向异性材料开圆孔或开方扎夹支方板的自由振动．分析材料性质、弹性主方向、孔的形状和大小与固有频率、振型的关系，并与各向同性开孔板比较，揭示正交各向异性材料开孔板的动力特性．     

腹板开孔冷弯薄壁型钢轴压短柱承载力试验与设计方法研究

为了研究腹板开孔冷弯薄壁型钢轴压短柱屈曲性能和承载力设计方法,对28个不同开孔尺寸和不同截面的腹板开圆孔和正方形孔冷弯薄壁卷边槽钢短柱进行了轴压承载力试验,其中未开孔、开圆孔、开矩形孔试件分别为4,12和12个,圆孔直径为0.3,0.5,0.7倍腹板高度,矩形孔高为0.2,0.4,0.6倍腹板高度.试验结果表明,构件发...     

硅橡胶填充多孔金属材料静态压缩力学行为研究

对两种有硅橡胶填充的多孔金属材料进行了单向压缩实验 ,一种是三维开孔泡沫铝 ,另一种是二维圆孔铝合金蜂窝 .实验结果表明 ,硅橡胶填充以后 ,泡沫铝的应力应变曲线表现为弹性变形和塑性平台两个阶段 ,密实阶段不明显 ,且屈服应力和屈服平台长度相对无填充材料有明显增加 ;圆孔铝合金蜂窝的刚度和屈服应力也显著增加 ,屈服平台明显增长 ,显示出在单向压缩情况下更好的吸能性能 .通过分析圆孔铝合金蜂窝的变形过程 ,发现由于填充的橡胶的体积不可压缩性 ,导致变形过程中孔壁被拉伸 ,改变了多孔材料的传统变形模式 ,从而改善了材料的性能     

光子晶体光纤前向布里渊散射现象中的声波带隙特性

利用平面波展开方法,对光子晶体光纤的前向布里渊散射现象中的声波带隙特性进行了数值仿真.结果表明,对于较为常见的空气孔排列为六角密排结构、空气孔形状为圆形的实芯光子晶体光纤,只有当空气孔的填充率大于一定阈值时才出现较明显的XY模态声波的带隙,并且最低与次低带隙的上下边界均随空气孔的填充率的增大而下降.根据所得结果讨论了在这种类型的光子晶体光纤中空气孔的填充率对前向布里渊散射强度的影响.     

超疏水纯棉大网孔水刺材料的制备及性能

制备了用于纸尿裤表层的超疏水网孔纯棉水刺非织造材料,研究了拒水整理剂NT-X 030、拒水增强剂NT-X 628和网孔孔径对纯棉非织造材料拒水性能、干爽性和速渗性能的影响。为了得到具备优良干爽和快速导液特点的非织造材料,对超疏水纯棉大网孔水刺材料的接触角、红外光谱、网孔孔径、液体穿透时间、液体滑移量、液体残余量和液体反湿量进行了测试。结果表明,当接触角为154.4°,网孔孔径为3mm时,超疏水纯棉大网孔水刺材料具备优良的快速导液特点和干爽性,此时其液体穿透时间为1.41s,液体滑移量为0g,液体残余量为0.29g,液体反渗量为0.08g。     

非概率可靠性的拉伸载荷下飞机含孔复合材料安全性分析

针对拉伸载荷作用下飞机含孔复合材料易发生损伤失效的问题,为研究穿透型圆孔对复合材料安全性的影响,根据某型飞机实际使用的碳纤维复合材料,设计了无孔和含孔试样进行拉伸试验,获得宏观拉伸性能参数,对比分析穿透型圆孔对拉伸性能的影响;基于非概率可靠性分析方法,采用最小无穷范数指标,分别对训练强度提高前后的拉伸强度可靠性进行计算与分析,并总结了复合材料安全性分析方法。结果表明：穿透型圆孔会导致该复合材料拉伸强度的大幅下降,而对拉伸刚度影响不大,且拉伸强度下降率与孔径成正比;穿透型圆孔会引起该复合材料拉伸强度可靠性的大幅下降,下降程度随孔径的增大而增大;训练强度提高后,可靠性进一步下降,三种孔径的复合材料拉伸强度可靠性均降至1以下,严重影响复合材料安全性。     

基于非均匀光滑有限元法的含圆孔功能梯度压电板应力和电场集中因子分析

为提高含圆孔功能梯度压电板应力和电场集中因子的求解精度,提出含圆孔功能梯度压电板的力电耦合非均匀基于单元的光滑有限元法。采用高斯点处的真实材料属性进行计算,分析材料属性按某一方向呈指数函数梯度变化时含孔功能梯度压电板应力和电场集中因子,并与非均匀有限元求解结果进行对比。研究结果表明:该方法求解力电耦合作用下功能梯度压电板的应力集中因子和电场集中因子具有较高的精度。     

含受控源网络的分析

本文分析了受控源在电路中的等效变换,给出了网孔分析和节点分析中处理受控源的一种简单而实用的方法。     

二氧化钛基多孔陶瓷材料的制备

采用粒径较小(30 nm)的TiO2为陶瓷骨架材料,且以聚苯乙烯(PS)和碳纤维为造孔剂,通过挤出成型的方法成功制备了TiO2基多孔陶瓷材料.由于PS粒径的单一性(3μm)和碳纤维尺寸的方向性,最后得到的烧结体既有单方向排列的条形孔结构又有孔径均一、分布均匀的圆孔结构.研究结果表明,烧结体的气孔率和弯曲强度与烧结温度、造孔剂种类及含量有密切的关系.     

冲裁件优化排样的最大截距法

从普通单排排样出发，建立了优化排样的数学模型，提出了计算最佳步距的方法即最大截距法，并阐明了基于图形实体数据计算最大截距和确定关键点的方法。用这种方法进行优化排样，充分利用了ＣＡＤ系统的图形实体数据，大大减少了计算工作量，提高了排样速度和材料利用率。     

动态应力集中的优化研究

用有限元法和动态光弹性法研究了带有圆孔的平面直杆在冲击载荷作用下动态应力集中的优化问题。结果表明,在主孔下方引入辅助孔可减小动态应力集中系数,得出了动态应力集中系数随辅助孔直径的变化规律,获得了辅助孔的优化尺寸。     

混合配筋预应力混凝土密肋楼盖三维有限元数值模拟

采用有限元软件ANSYS,模拟了均布荷载作用下,周边简支混合配筋预应力混凝土密肋楼盖从开始加载到破坏的全过程,得到了极限荷载,荷载一挠度曲线和裂缝分布情况.分析表明,计算结算与试验结果吻合较好,从而验证了对混合配筋预应力混凝土密肋楼盖进行非线性有限元数值模拟中,应用实体单元SOLID65和等效荷载法的合理性.     

基于Ordered SIMP插值模型的 点阵-实体复合结构拓扑优化设计方法

为了提高点阵材料结构件的力学性能,提出了一种基于Ordered SIMP方法的点阵-实体复合结构拓扑优化方法.采用一种三维X型微结构单元作为点阵材料,通过数值拟合建立点阵材料相对密度与其等效物理属性之间的函数关系.在宏观结构拓扑优化问题中,以点阵材料等效密度为设计变量,基于Ordered SIMP插值方法建立点阵材料和实体材料相结合的多材料插值模型,进而,以材料体积用量为约束,以结构柔度最小化为目标实现点阵-实体复合结构的多尺度拓扑优化设计.通过数值算例和实验测试表明,相比于仅使用点阵材料填充的设计,本方法能够获得更好的结构刚度.