多相介质层状材料中围道“非汉字符号”积分守恒性的研究

通过证明得到了多相介质层状材料中的任意一种均质材料的回路 J∧ 积分等于零 ;证明了在多相介质层状材料的界面上裂纹 ,以及平行界面的裂纹尖端的围道 J∧ 积分是守恒的 ,为 J∧积分表征多相材料的断裂韧性提供了理论依据     

多相介质层状材料中围道^J积分守恒性的研究

通过证明得到了多相介质层状材料中的任意一种均质材料的回路^J积分等于零;证明了在多相介质层状材料的界面上裂纹,以及平行界面的裂纹尖端的围道^J积分是守恒的,为^J积分表征多相材料的断裂韧性提供了理论依据.     

基于J积分分析固体火箭发动机药柱界面裂纹的稳定性

为探讨某型固体火箭发动机药柱前端壳体/绝热层、绝热层/包覆层、包覆层/推进剂界面裂纹在点火发射时的稳定性,采用3维黏弹性有限元方法,通过在3维J积分柱面内脱黏裂纹尖端上构建奇异界面裂纹单元的方法提高计算精度,分别计算随着界面裂纹沿界面扩展不同深度的J积分,根据J积分随脱黏裂纹深度与位置的变化规律探讨脱黏裂纹的稳定性.结果表明,发动机点火发射时,对应发动机前翼槽结构的各界面裂纹J积分值为全局最大,并且各界面裂纹的J积分值随着脱黏深度的增加呈单调增长趋势,即当界面裂纹脱黏深度到达一定的深度后将失稳扩展.      

双相介质椭圆形孔洞及界面裂纹对SH波的散射

采用复变函数法、格林法和保角映射法研究了双相介质半空间界面裂纹及其附近椭圆形孔洞对水平剪切(SH)波的散射,给出了椭圆形孔洞的动应力集中系数和界面裂纹尖端动应力强度因子的分布情况.首先,将理论模型沿垂直界面剖分为两个直角平面模型,利用保角映射法和镜像叠加原理构造直角平面中平面波场及椭圆形孔洞产生的散射波场;其次,根据界面上的应力和位移连续性条件,利用界面契合技术和裂纹切割技术将两个直角平面契合成含有界面裂纹的双相介质半空间;最后,通过具体算例给出了不同参数条件下椭圆形孔洞的动应力集中系数及界面裂纹尖端的动应力强度因子的分布情况.结果表明:入射角度、入射波数、材料参数、裂纹长度等因素会对动应力集中系数及动应力强度因子的分布产生影响.     

半空间中裂纹边缘界面圆孔对SH波的散射

研究界面波动力学对保障结构安全具有重要工程意义.应用“剖分-契合”法和“裂纹切割”技术,研究半空间双相介质界面上同时嵌有圆孔和裂纹时SH波对圆孔的动力作用.利用“镜像法”,将半空间的水平界面问题变换为全空间的水平界面问题,构造出能自动满足半空间自由表面边界条件的散射波;由保障水平界面应力位移连续的“剖分-契合”条件,导出求解该问题的定解积分方程组;对界面圆孔边的动应力集中情况进行讨论分析.结果表明:工程应用中必须考虑自由边界、裂纹长度、介质材料参数和入射波数等对孔边动应力集中程度的综合影响.应该避免较大的波数比、较高的入射波波数、较长的裂纹长度与垂直入射的同时出现,这对降低孔边的动应力集中系数效果明显,对减轻结构动力效应具有一定的工程价值.     

层状复合材料形成机理和断裂行为的研究进展

层状复合材料集结构功能于一体,综合力学性能优异。本文系统地介绍了各种制备方法的界面和组织形成机理,并阐明了强/弱界面结合的层状复合材料所出现的隧道裂纹、脱层断裂和平行裂纹等多种断裂行为,总结了在断裂过程中的多种增韧机制,揭示了层状结构的尺度效应和韧脆转变效应,为层状复合材料的强韧化提供了理论基础。     

航空刹车用C/C复合材料断口分析

利用SEM断口形貌分析了现役航空刹车用C/C复合材料的结构和界面结合状况,探讨了其断裂机理,分析了化学气相沉积炭的沉积机理.结果表明:C/C复合材料的断裂以"弱界面断裂"为主.裂纹优先在基体炭、炭布层间或长纤维束和短纤维间的弱界面等薄弱环节处产生.当裂纹尖端扩展到基体炭中的微裂纹处时,裂纹扩展转向;当裂纹扩展到纤维时,取道纤维与基体炭间弱界面层向前扩展,纤维经历与基体炭脱粘、弯曲、拔出、断裂等过程,导致整个材料断裂.航空刹车用C/C复合材料中的CVD炭以粗糙层状结构为主,CVD过程包括碳氢气体热解、成核、炭化、沉积生长等过程,其中,成核以物理成核为主.图2,表1,参16.     

传统断裂力学参量在TBCs界面断裂中的可行性分析

通过对TBCs/Q345涂层试样进行拉伸强度测试试验,并结合有限元模拟计算,对复应力强度因子K及J积分用于评定TBCs涂层界面断裂问题的可行性进行了分析.通过采用应力计算法计算涂层界面裂纹的复应力强度因子K,发现在裂纹尖端区域存在一个K主导的弹性区域,可以说明K因子有效,可用于评价脆性涂层的界面断裂问题;而通过有限元方法得到的J积分分布很不均匀,表明J积分不适于评价涂层的界面断裂问题.     

正交异性复合材料板裂纹尖端J积分的理论探讨

本文对线弹性正交异性复合材料单层板裂纹尖端附近的J积分进行了系统的理论研究。借助于复变函数方法 ,通过将J积分化为复形式 ,首先证明了弹性主方向的Ⅰ型、Ⅱ型、混合型裂纹尖端附近的J积分的路径无关性 ,推出了该J积分的计算公式。其次对于非弹性主方向的受对称载荷作用、受非对称载荷作用的裂纹尖端附近的J积分给出了相应的结果     

纳米金属基复合材料、生物材料、磁性材料及界面微结构的研究进展

综述了纳米复合材料、生物材料、磁性材料及界面微结构的研究进展;特别是该课题组近几年在金属基复合材料、钛基生物医学材料和双相纳米永磁复合材料界面等微观结构的研究成果.     

J积分与断裂力学数值方法

在弹塑性断裂力学中,J积分起着非常重要的作用,决定着裂纹尖端场的性质,是裂纹发展的重要判据。本文讨论了J积分与相互作用J积分的有限无数值方法以及提取应力强度因子的方法,并给出有限元数值方法算例。     

不同裂纹位置焊接接头J积分有限元数值分析

针对焊接接头中母材、焊缝、热影响区的性能各不相同的问题，利用有限元方法，建立了焊接接头有限元计算模型，编写了，积分有限元计算程序。计算结果表明，在平面应变和平面应力两种状态下，焊接接头三个不同裂纹位置的，积分值与全母材和全焊缝材料的，积分值均不相同，但具有一定的规律性；裂纹分别处于焊接接头不同位置时的，积分有限元计算结果也不相同。根据各种情况下的有限元计算结果，结合焊接结构安全评定的工程实际提出了指导意见和建议。     

CFRP-混凝土界面4ENF断裂试验研究

为了研究CFRP-混凝土的Ⅱ型和混合型断裂能量释放率(energy release rate,ERR),进行了铝板调整CFRP-混凝土4ENF断裂试验,根据Timoshenko梁(TB)模型、双参数弹性基础上的4点受弯端部切口试件(four-point bending end-notched flexure specimen,4ENF)柔度模型和多亚层柔性节点模型的J积分方法求得了ERR.试验结果表明:在相同的黏接条件下,Ⅱ型或混合型断裂破坏方式有3种:(a)剥离发生在胶层-混凝土界面和界面混凝土上;(b)剥离始于胶层-混凝土界面或界面混凝土且混凝土梁发生破坏;(c)剥离发生在界面混凝土上且混凝土梁发生破坏.Ⅱ型或复合层刚度大于混凝土刚度的混合型断裂试件,可以获得较高的ERR.若复合层刚度小于混凝土层刚度,裂缝始于胶层-混凝土界面,发展到一定长度后沿界面混凝土发展,并导致混凝土发生斜拉破坏,ERR很低.通过试验表明,本4ENF可以有效地对Ⅱ型和混合型CFRP-混凝土界面断裂进行研究.     

橡胶类材料大应变硬化的本构关系

橡胶材料具有良好的弹性性能和拉伸能力,为典型的超弹性材料．其在大应变时常呈现出应力一应变的增强或软化效应,本构关系较复杂．目前,有关橡胶材料大应变硬化的本构关系实验研究尚属匮乏．文中对橡胶类材料大应变时的硬化现象进行了实验和理论研究,提出了一种新的应变能函数来描述橡胶材料的本构关系,测定了橡胶材料硬化时的本构参数,并进行了实验验证．研究结果表明该应变能函数可较好地描述橡胶材料在大应变时的硬化现象,为进一步研究橡胶材料硬化的本构特性提供了参考依据．     

基于分形理论的石墨泡沫新材料导热系数

新型导热材料石墨泡沫具有很好的热物理性质.文中应用分形理论讨论了这种新型多孔材料的分形特性,并在此基础上建立了石墨泡沫材料的导热模型.采用热阻法给出了石墨泡沫材料的等效导热系数的关系式.在空腔边长为200～500μm,对应的体孔隙率为82%～73%条件下,计算了石墨泡沫的体积分形雏数和等效导热系数.这种新的研究方法对多孔材料热物性研究有一定指导意义.     

基于图像颜色特征检索技术的材料腐蚀监测系统

材料腐蚀监测是利用视频技术、计算机图像处理技术、模式识别技术对材料外观腐蚀图像进行检测、处理及管理．文中针对材料腐蚀图像的颜色特征,用颜色直方图、颜色一致向量和颜色相关图方法实现材料腐蚀图像统计特征的提取,用加权欧氏距离来描述材料腐蚀图像的相似性,实现了材料腐蚀图像内容的匹配及检索．     

两种恐龙化石保护材料性能探讨

研制一种易于施工和保存、环境友好、透明性佳的恐龙化石保护新材料.与传统保护材料(硝基清漆)的对比表明:涂覆传统保护材料的围岩吸水质量分数为1.91%,而涂覆新型保护材料的吸水质量分数为1.42%,后者能进一步阻止水分的渗入,提高化石疏水性.用0.5%H2SO4浸泡,传统材料的起泡时间为48 h,新型材料为96 h;经0.5%pH3的NaCl溶液盐雾腐蚀,传统材料经4 h起泡,新型材料40 h才起泡,表明新型保护材料具有良好耐蚀性.实验中两种材料附着力均为1级,而新型材料的柔韧性为1 mm,优于传统材料的3mm,因而与化石基体间的结合性更好.新型材料具有30 d的紫外老化性能,优于传统材料的10 d.     

高炉炼铁配料计算应用系统的设计与应用

高炉物料是高炉冶炼的基础,高炉配料是影响高炉生产的至关重要因素。以高炉物料平衡计算为理论基础,以建立高炉配料计算应用软件为切入点,建立了应用可行的高炉炼铁配料计算应用系统,从而保证了高炉配料和变料计算的准确性,实现了高炉配料计算的自动化。     

南京绕城公路二期工程沥青混合料的质量控制

结合南京绕城公路二期工程沥青混合料的生产过程,从原材料的质量和混合料的配合比控制以及混合料生产过程中的拌和、出料质量控制两个方面,探讨了进行沥青混合料质量控制的技术问题。严格控制原材料的质量、配合比以及在生产过程中注意控制矿料的级配和拌和时的油温,可以保证沥青混合料的质量,从而保证沥青路面结构应有的使用品质。