单向纤维增强复合材料中激光激发瑞利波的有限元模拟

本文研究单向纤维增强复合材料中瑞利波的传播特征.以平面弹性理论为基础,推导得到频域动力学平衡方程.考虑材料的黏弹性及各向异性,采用有限元频域方法,建立激光等效力源作用在碳纤维增强环氧树脂复合平板上激发瑞利波的数值模型,进而研究各向同性和各向异性平面中瑞利波的传播特征,并分析材料的黏弹性对瑞利波传播的影响.此外,研究复合...     

纤维沥青混合料增强作用机理分析

纤维复合材料是常用的工程材料之一,而在沥青混合料中添加纤维已取得了成功的经验。通过对普通沥青混合料的组成结构和强度作用特性的分析,表明要改善沥青混合料的性能可通过添加纤维来改善沥青的性能入手,并讨论了纤维增强沥青混合料作用机理的有关理论与观点,分析了纤维沥青混合料同其它纤维复合材料性能特性存在差异的原因及纤维增强效果,分析了纤维沥青混合料的增强机理。     

超千米级CFRP与钢组合拉索斜拉桥动力性能分析

为研究超千米级碳纤维增强塑料(CFRP)与钢组合拉索斜拉桥动力性能,参考苏通大桥设计参数,选择优化的组合拉索面积比,分别建立1 400 m CFRP与钢组合拉索斜拉桥有限元模型以及全钢、全CFRP拉索斜拉桥2个对比模型.首先,对组合拉索斜拉桥以及对比模型的固有频率和振型进行计算.然后,选择典型地震波进行地震动响应时程分析,并分别研究一维激励和三维激励2种输入形式.最后,采用规范法,从颤振稳定性、静力扭转稳定性以及抖振振幅估计3个方面对抗风稳定性进行分析.结果表明:采用合理优化面积比0.35,可使CFRP与钢组合拉索斜拉桥的抗震性能不仅优于传统钢拉索设计以及价格昂贵的全CFRP拉索设计,而且其主要构件内力数值也较低;对于抗风稳定性,组合拉索斜拉桥略低于全钢拉索设计,但明显优于全CRFP拉索设计,可在减轻拉索自重的同时提高其经济性能.     

硅炸药内双爆轰波相互作用的实验研究

利用高速摄影和拉氏量计法对硅炸药内双爆轰波的作用过程进行了研究,获得了爆轰波相互作用过程中波阵面形状变化及流场压力细节。     

复合材料裂纹中心受增加载荷作用下的动态问题

利用已建立的复合材料桥连的动态裂纹模型,将桥连处纤维用载荷代替.当裂纹扩展时,其纤维必将连续地开裂.通过复变函数论的方法,可以很容易地将所讨论的问题转化为Remann-Hilbert问题,而后一问题可以用通常的Muskhelishvili方法进行求解,并可以相当简单地得到问题的闭合解.采用自相似函数的途径,求得了扩展裂纹的坐标原点分别受到增加载荷Px/t、pt3/x2作用下位移、应力和动态应力强度因子的解析解的一般表达式.利用这些解并采用叠加原理,就可以求得任意复杂问题的解.     

酚醛树脂基减摩复合材料的研究

通过实验研究了树脂基减摩复合材料中树脂、纤维对减摩材料的机械性能、摩擦性能的影响。在此基础上，以实验室自制的改性酚醛树脂为基体，以混杂纤维及复合润滑组份为增强材料，研制出一种高强度、低摩擦系数小磨损量的酚醛树脂基纤维增强减摩复合材料。这种新型材料已通过技术成果鉴定，可望应用于电车滑块、机车受电弓等多种用途。     

正交异性体中半无限长界面裂纹扩展问题的自相似解

基于复变函数方法，给出了两种正交异性体结合面间半无限长裂纹的自相似解，本文方法可以把复杂边界条件转化为简单的Keldysh-Sedov混合边值问题，迅速地得到问题的闭合解，并给出实例，通过对其叠加，可以得到任意复杂半无限裂纹问题的解析解，最后给出应力强度因子的图表。     

断裂控制爆破裂纹扩展的高速摄影试验研究

本文通过对不同材质爆破高速摄影试验的观察和分析,揭示了在不同爆破方法下裂纹发展的基本规律以及裂纹长度和扩展速度.试验还发现在不同的爆破方法下其裂纹发展有明显的差异.     

燃烧过程动态可视化装置的研制

研制了一种基于激光高速摄影技术分析发动机燃烧过程的动态可视化装置．它主要由光学发动机、光路系统、数据采集和信号同步控制系统及其它辅助系统组成．与同类装置相比，具有结构简单、成像清晰、分辨率高、操作方便的优点，实现了系统的同步启动与关闭，特别适于燃烧室形状和位置不同的发动机燃烧过程分析．试验结果表明，应用该装置可深入分析和研究发动机的喷雾、燃烧过程，这对寻求降低燃油消耗率、改善排放性能的新方法具有重要意义．     

复合材料层合扁球壳在集中冲击下的非线性动力屈曲

研究了复合材料层合扁球壳在中心集中冲击载荷作用下的非线性动力屈曲问题;通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入的中心集中冲击载荷,采用Galerk in方法得到以顶点位移表达的冲击动力响应方程,并用Runge-Kutta方法进行数值求解,得到了不同载荷幅值下的位移响应曲线,应用Bud iansky-Roth准则(简称B-R准则)确定了冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,该方法是可行的.     

不同复合材料界面上的扩展裂纹问题

采用复变函数论的方法，对不同复合材料界面上的裂纹扩展问题进行了研究，并根据任意的自相似指数的断裂动力学问题，对裂纹表面某点受阶截荷和集中载荷作用的问题进行了自相似求解，给出了该问题的解析表达式。应用该法可以迅速地将所研究问题转化为Riemann-Hilbert问题，然后利用Mskhelishvili方法进行求解，最后求得在不同载荷作用下该问题的闭合解析解答。     

考虑破坏过程含损复合材料层合板动力响应

旨在研究含分层损伤层合板的动力响应和破坏行为．基于层合板的一阶剪切理论采用了分项等参插值并推导了复合材料层合板刚度阵、质量阵列式，在瑞利阻尼的基础上构造了相应的阻尼阵列式；建立了用于含分层损伤复合材料层合板动力分析的分层模型和虚拟界面连接单元，以防止低阶模态中在分层处出现的上、下子板不合理的脱离和嵌入现象；同时又采用了Tsai提出的0．44刚度退化准则和动力分析的Newmark法，对含分层损伤复合材料层合板结构进行了动荷载作用下的破坏分析．通过算例，分别讨论了外载频率、分层长度、位置以及破坏过程的刚度退化对含损伤复合材料动力响应特征的影响．     

高速钻削复合材料加工参数对粗糙度影响研究

文章研究了碳纤维复合材料高速钻削过程中主轴转速、进给量和刀具刀尖角对孔壁表面粗糙度的影响,建立了孔壁表面粗糙度BP神经网络预测模型。结果表明:粗糙度随主轴转速的增加先增大后逐渐减小,在主轴转速为8 500r/min时,孔壁表面粗糙度最大;在进给量小于0.1mm/r,粗糙度随进给量增大而增大,关系曲线呈一阶线性关系,在进给量增大到0.1mm/r后趋于平稳;孔壁粗糙度随着钻头刀尖角的增大而逐渐减小。构建BP神经网络模型对孔壁表面粗糙度进行预测,得到的结果与实验结果基本一致,表明其可以有效地预测孔壁表面粗糙度的变化。     

考虑节点刚域影响的钢-混组合桁架梁桥行车动力响应分析

为研究节点刚域对钢-混组合桁架梁桥行车动力响应的影响规律,以某新建桥梁为例,利用自主开发的TRBF-DYNA软件开展列车-轨道-桥梁耦合系统振动响应研究.分别采用有限元方法建立考虑节点刚域的轨道-桥梁子系统整体三维模型;采用多刚体动力学方法建立31自由度车辆子系统模型,应用轮轨空间滚动接触模型模拟轮轨间可分离的接触关系.首先分析了节点刚域对桥梁自振特性的影响;继而研究了节点刚域和行驶线路对列车走行性以及桥梁整体和局部杆件动力响应的影响.结果表明:考虑节点刚域显著提高桥梁刚度;同时,桥梁的竖向振动位移峰值和加速度峰值减小30.00%~35.15%;钢腹杆内力显著提升,其中弯矩会增大90.41%~224.02%;但节点刚域对列车行车安全性指标影响较小.双线行车较单线行车引起的桥梁动力响应显著增强,其中横竖向加速度峰值将分别增大114.29%和100%;钢腹杆的应力有所增加,但并非成倍增加.建议在研究钢-混组合桁架梁桥行车动力响应时考虑节点刚域的影响.     

采用新型电磁动平衡装置的动平衡研究

针对高速转子不平衡产生振动超标的问题,设计了一种基于静磁场的电磁在线动平衡装置;详细讨论了该动平衡装置的基本工作原理和设计方法;通过有限元软件ANSYS建立实体模型,计算并分析了设计参数对该装置所施加电磁力的影响.以转子的动力学有限元模型为基础,通过缩减不平衡响应与不平衡量之间的关系矩阵,采用无试重法识别出转子集中不平衡量的大小,最后通过搭建动平衡试验台实现了转子的动平衡,从而验证了该新型电磁动平衡装置的有效性.研究结果表明,该动平衡装置可以产生用于动平衡的电磁力,并且能够根据无试重法识别出的不平衡量值施加电磁力于高速转子,有效地抑制振动幅值.由于受结构和工作原理的限制,该电磁动平衡装置更适用于高速精密转子的在线动平衡.     

低速撞击下矩形板动态断裂试验及数值仿真

在矩形板锥形冲头撞击试验的基础上,引入Johnson-Cook本构模型和失效模型,采用显式动力有限元方法对锥形冲头撞击过程中矩形板的响应规律以及断裂过程进行了计算.讨论了网格尺寸对于计算结果的影响,并对不同板厚矩形板的耐撞性能进行了比较.结果表明：所采用的材料参数及计算模型能够对撞击载荷下矩形板的动态断裂过程进行准确地预报;增加板厚能显著提高矩形板的耐撞性能及抗破坏能力.     

线膛复合身管无座力炮动态应变分析和测试

针对线膛复合身管无座力炮,利用有限元软件LS-DYNA对弹带挤进、内压载荷下的身管变形进行数值仿真,对比身管的动态测试数据,其误差范围可以满足性能设计要求。同时,发现线膛复合身管无坐力炮在射击过程中,弹带挤进造成的身管变形占主要部分;内压载荷下金属内衬阴线处局部应变大于阳线处,但弹带挤入膛线时与此有所不同,挤入引起的膛线根部阳线应变大于阴线应变。     

复合纤维对混凝土抗裂性能的影响

由于复合纤维具有良好的力学性能,通过掺入一定比例的多壁碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维制备具有抗裂性能的混凝土,使用WA-1000B型液压式万能试验机和PTS-E0系统分别对试件的力学性能和抗裂性能进行测试,并结合混凝土综合抗裂模型,对掺加量为1.2~2.1 kg/m3的4组混凝土的力学性能和抗裂性能进行研究.实验结果表明:复合纤维的掺入可以提高水泥混凝土强度40%左右,同时减少了表面裂缝的出现,混凝土的力学性能和抗裂性能随着复合纤维掺加量的增加呈现增强趋势,但复合纤维的工程用量需要综合考虑.     

多涂层各向异性短纤维复合材料热弹性解

建立了包含任意层同轴圆柱壳体模型,并得到了热载荷作用下的空间轴对称控制方程.利用局部/总刚度矩阵方程方法,在假定材料的性质与温度无关的情形下获得了具有任意涂层正交各向异性单向短纤维复合材料的热弹性解析解.相比于经典的弹性力学方法--根据界面应力和位移连续联立方程组求解,所用方法极大地减少了未知量的个数,便于计算机编程.最后,针对具体的算例,给出了多涂层单向短纤维增强复合材料在热载荷作用下的位移场和应力场,分析了纤维体积含量Vf对复合材料位移和应力分布的影响.     

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．