复合材料力学综述

复合材料力学是固体力学的一个新兴分支,它研究由两种或多种不同性能的材料,在宏观尺度上组成的多相固体材料,即复合材料的力学问题.近代复合材料最重要的有两类:一类是纤维增强复合材料,另一类是粒子增强复合材料.复合材料力学的研究可分为微观力学和宏观力学.在此基础上重点分析了陶瓷纳米复合材料、碳纳米管聚合物复合材料和纤维增强树脂基复合材料的力学性能.     

泡沫陶瓷材料及其微观结构参数对多孔介质燃烧特性的影响

基于Kelvin模型,建立了泡沫陶瓷多孔介质的微观结构参数(孔筋长度、孔筋半径、微立方体节点边长)与其孔隙率、导热系数等宏观特性参数的关系式;利用FLUENT软件,就材质种类及其微观结构参数对双层多孔介质燃烧器内甲烷/空气预混燃烧性能的影响进行了数值模拟。结果表明,在入口速度为60cm/s、当量比为0.6的条件下,燃烧区材质为SiC时,气、固相温度最高,稳定操作范围以SiC、ZrO2、Al2O3的顺序依次降低;无量纲参数d(微立方体节点边长与孔筋长度之比)的增加会降低气、固相温度且会改变火焰面驻定的位置,而e(孔筋半径与孔筋长度之比)的改变对气、固相温度分布影响不大。因此,在实际燃烧器多孔材料选型中,应优先考虑微观结构中微立方体节点边长和孔筋长度的合理选择。     

一种提供高效带宽分配和低延迟的片上通信仲裁方法

提出一种“滑动带宽调整窗口”的仲裁方法,适用于片上网络的路由器、多端口的存储控制器和传统的共享总线。通过该仲裁方法,可以细粒度地设置和动态调整系统的通信带宽分配,从而使系统通信带宽分配和通信延迟维持在合理、稳定且符合系统设计要求的状态。实验表明,相比几种流行的仲裁方法,使用该仲裁方法,实际带宽分配与系统要求之间的差距减少了13％,平均通信延迟减少了37.5％,而且其硬件实现代价对于大中规模的系统芯片是完全可以接受的。     

基于变质层的Al 2O 3陶瓷激光铣削试验研究

介绍一种基于变质层控制的氧化铝陶瓷激光铣削方法.在无辅助气体条件下,激光扫描照射陶瓷表面,产生一变质层,对变质层的性质和尺寸进行控制,达到激光铣削Al2O3陶瓷材料的目的;同时,对变质层进行晶相组织分析,指导对激光铣削参数的选择,形成陶瓷材料的激光铣削工艺.试验研究了变质层的形成和脱落机理,分析了激光铣削工艺参数对铣削深度和铣削表面质量的影响规律.利用优化的铣削工艺对Al2O3陶瓷进行了激光多层铣削试验,得到各单层铣削深度为0.35~0.50 mm、各层表面粗糙度为2.0~3.2μm的激光铣削效果.试验结果可为Al2O3陶瓷激光铣削提供理论依据与应用指导.     

基于LabVIEW的压电陶瓷相移器控制系统

压电陶瓷(PZT)作为微位移的执行装置,在光学测量方面得到广泛的应用.运用虚拟仪器软件设计的压电陶瓷相移器驱动、校正与位移精度控制系统,准确方便地实现了对压电陶瓷相移器的控制.通过LabVIEW编写的程序采集数据对PZT的位移量进行分析和计算,提出一种测量PZT驱动电压与位移曲线的新方法.通过Lab-VIEW控制数据采集卡的输出电压来控制PZT的驱动,位移精度可以达到纳米(nm)量级.     

用先进陶瓷粘接技术构建连续陶瓷-金属复合材料中的陶瓷骨架

探索了一种设计并构建连续陶瓷-金属复合材料新途径的可行性.以传统日用瓷粘接料浆对99 Al2O3陶瓷坯体进行连接,并采用了一种基于丝网印刷机理的粘接剂涂布新工艺,该工艺解决了残留粘接剂堵孔的弊病,最终成功实现复杂空间构型陶瓷骨架的构建.探讨了烧制温度对连接性能的影响,并通过SEM表征了陶瓷粘接体粘接界面的微观形貌.骨架力学性能良好,1450℃时结点处的中间层厚度约250μm.     

利用压电补片修补裂纹板的效能分析

采用有限元方法分析多层压电补片修补裂纹板的应力强度因子,研究压电补片的电压、压电片层数、几何尺寸等参数对裂纹板应力强度因子的影响,并据此评价采用压电补片修补中心裂纹板后的修补效能。结果表明,利用压电补片修补后的裂纹板,其裂纹尖端的应力强度因子显著降低。适当增大电压可以获得理想的修补效果,但过高的电压可能不利;在电压相同和补片厚度一定的条件下,增多补片的压电片层数有利于提高修补效能;在一定范围内增大补片的几何尺寸也可提高修补效能,但尺寸超过一定限度后继续增大,对修补效能的进一步提高效果甚微。     

聚L-赖氨酸接枝聚乙二醇刷状共聚物添加剂摩擦学性能研究

研究了刷状共聚物聚L-赖氨酸接枝聚乙二醇水润滑添加剂在Si3N4陶瓷表面的吸附特性及其在不同速度、不同应用载荷条件下的润滑特性。采用X射线光电子能谱仪、椭圆偏光仪研究其吸附特性。在销盘式摩擦磨损试验机上测定不同速度、不同应用载荷条件下的摩擦系数,分析其润滑特性。在原子力显微镜下观察Si3N4陶瓷表面磨痕形貌。结果表明,聚L-赖氨酸接枝聚乙二醇共聚物添加剂能在摩擦副表面形成刷状吸附膜,在高速、低速和不同应用载荷条件下,都能明显减小摩擦副表面的摩擦系数。     

振动片倾角对超声波电机性能的影响

以振动片式驻波超声波电机为研究对象,设计并制作两台不同结构尺寸的样机,就不同倾角振动片对电机性能的影响进行对比实验.结果发现,振动片的角度值也存在一个最优的匹配范围,预压力有一个最佳的匹配值,以及换能器的预紧力大小对电机输出的影响十分敏感.在一定条件下(如驱动频率、振动片倾角、定转子间的预压力等),振动片式驻波超声波电机能够实现转子的反转效果.说明一般认为该类型电机只能单向驱动的结论并不准确.此外,转子的正反转效果与驱动频率、振动片倾角、定转子间预压力等因素有关.     

＂Steiner trees＂ between cell walls of sisal

Through careful analysis on the cross-section of sisal fibers, it is found that the middle lamellae between the cell walls have clear geometric characteristics： between the cell walls of three neighboring cells, the middle lamellae form a three-way junction with 120° symmetry. If the neighboring three-way junctions are connected, a network of Steiner tree with angular symmetry and topological invariability is formed. If more and more Steiner trees are connected, a network of Steiner rings is generated. In another word, idealized cell walls and the middle lamellae are dominated by the Steiner geometry. This geometry not only depicts the geometric symmetry, the topological invariability and minimal property of the middle lamellae, but also controls the mechanics of sisal fibers.