激光选区熔化Al-Mg-Sc-Zr合金各向组织与损伤容限性能

研究激光选区熔化(selective laser melting,SLM)技术成形Al-Mg-Sc-Zr合金材料不同取向的显微组织特征、拉伸和损伤容限性能。结果表明:YZ截面为细小的等轴晶和粗大的柱状晶组成的双峰组织,XY截面由细小的等轴晶组成;0°和90°方向屈服强度、抗拉强度均超过500 MPa,各向异性较小,但堆积层间存在的未熔合缺陷使得90°方向断裂伸长率明显低于0°方向;0°和90°CT试样K_(IC)分别为21.41 MPa·m^(1/2)和20.89 MPa·m^(1/2),在柱状晶区域裂纹扩展阻抗低,导致90°CT试样K_(IC)稍小;显微组织和缺陷是影响裂纹扩展性能各向异性的主要因素,在近门槛区未熔合缺陷起主导作用,当裂纹面平行于水平方向时裂纹扩展速率更快;在稳态扩展区显微组织的影响起主导作用,当裂纹面平行于水平方向时为穿晶断裂,裂纹扩展阻抗较高,裂纹扩展速率较低。

民机典型机身框段垂直入水冲击特性研究

为了研究民机典型机身框段垂直入水冲击特性,采用入水冲击试验系统开展不同高度下的圆柱体入水冲击试验,研究其入水冲击响应;基于LS-DYNA任意拉格朗日-欧拉(arbitrary Lagrange-Euler,ALE)方法建立流体域均匀网格及局部加密网格模型,通过对比圆柱体入水冲击试验结果验证网格收敛性及流体域模型;基于验证的流体域模型及机身框段模型,研究机身框段在6.02 m/s速度下的入水冲击特性,并分析与刚性地面冲击特性的差异性以及不同入水冲击速度下的机身框段冲击响应特性。结果表明:ALE方法在结构入水冲击方面具有较高的模拟精度,且采用局部加密网格时可以极大减少流体域模型网格数量和入水冲击计算时间。机身框段入水冲击时的失效模式与刚性地面冲击时的失效模式较为一致,但机身框段结构整体变形程度减小,客舱地板横梁变形程度增大;机身框仍是吸能最多的部件,但水也吸收了大量的冲击能量,使得地板导轨处的加速度始终小于刚性地面冲击时的加速度;随着机身框段入水冲击速度的增大,机身框发生弯折和上翘的程度加剧。

芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击特性及损伤分析

为了研究1000D629T/EPMOLD110芳纶平纹编织复合材料平板抗冲击行为及损伤特性,采用真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)和树脂传递模塑成型技术(RTM)加工不同厚度的平板试验件,通过空气炮装置进行弹道冲击试验。同时,基于芳纶平纹编织复合材料基础力学性能试验数据,建立经验证的细观代表体积单元(RVE)模型,通过拟合确定宏观模型的材料本构参数;建立芳纶平纹编织复合材料平板弹道冲击宏观有限元模型,结合CT扫描结果进一步分析其弹道极限特性及损伤形貌等。结果表明:芳纶平纹编织复合材料平板在圆柱弹体冲击试验下的失效模式主要为纤维拉伸断裂、纤维脱出、面外剪切与层间分离等;随着平板厚度增加,其弹道极限相应增加,且与VARI工艺相比,采用RTM工艺可将芳纶平纹编织复合材料平板的抗冲击性能提升5%;芳纶平纹编织复合材料平板宏观模型的弹道冲击仿真结果与试验结果吻合较好,弹道极限误差在1%以内。

小当量近场爆炸冲击下CFRP层合板失效机理及吸能特性

为研究碳纤维增强环氧树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)在小当量近场爆炸冲击下的失效机理及吸能特性,对CFRP层合板分别开展了自由场爆炸试验和扫描电镜试验。同时,建立采用3D Hashin失效准则的复合材料层合板损伤模型,针对近场爆炸冲击下CFRP层合板的动响应行为进行了数值模拟,结合试验结果分析了CFRP层合板在近场爆炸冲击下的失效机理及吸能特性。结果表明:CFRP层合板迎爆面与背爆面失效模式存在差异,层合板迎爆面受到冲击波直接作用,出现基体开裂、纤维断裂或中心穿孔失效,分层出现在纤维⁃基体界面;背爆面由于反射拉伸波的作用,出现大面积的分层失效与裂片飞出,分层出现在基体内部。在层合板动响应过程中,高应力区域集中在穿孔区域边界,沿纤维方向分布,0°与90°铺层的应力水平高于±45°铺层。与迎爆面相比,背爆面处的层合板吸收转化大部分能量,约占总吸能的52%~56%。

带剪切销抗爆容器定向泄压特性研究

为优化机载抗爆容器的结构设计并拓展其工程应用,研究了带剪切销抗爆容器的定向泄压特性。利用LS-DYNA软件建立了内爆载荷下带剪切销抗爆容器的数值模型,开展了容器内爆试验,获得了剪切销临界直径,并验证了模型可靠性,阐明了抗爆容器内冲击波的传播与载荷分布规律,分析并讨论了泄压过程中泄压盖的运动规律,建立了不同泄压盖质量下药量与剪切销直径之间的函数关系,探究了剪切销的临界断裂问题。结果表明:100 g TNT内爆试验得到剪切销临界直径为22 mm,TNT爆炸后冲击波在容器内往复式传播,约3.8 ms时泄压盖冲出容器,5.0 ms时容器底部残存压力约为0.5 MPa;容器底部超压峰值约为144 MPa,罐体与泄压盖交汇形成的角隅处超压峰值约为149 MPa,且罐体在角隅处产生应变增长效应,角隅处成为新的危险点。剪切销的变形断裂过程会影响泄压盖的运动规律,导致泄压盖速度曲线中出现下降段,剪切销直径越大,下降段持续时间越长。TNT药量与剪切销临界直径呈正比,二者的线性关系不受泄压盖质量的影响。

含不确定性参数的复合材料薄壁结构吸能特性评估方法研究

由于复合材料性能分散度大、加工精度较低,为复合材料薄壁吸能结构引入了不可忽略的不确定性因素,为此,提出了一种含不确定参数的复合材料薄壁结构吸能特性的评估方法并进行了算例研究。复合材料薄壁圆管是一种典型的吸能元件,圆管的壁厚和内径是对其吸能特性有显著影响的特征几何尺寸,考虑了这两个参数的不确定性,在准静态压溃的条件下评估了薄壁圆管的引发比应力和比吸能这两个关键吸能指标。首先,利用区间分布来描述壁厚和内径的不确定性,其次应用有限元方法建立区间内不确定参数和结构吸能特性指标间的二阶响应面函数,最后对响应面函数进行区间摄动从而确定吸能特性指标的分布区间。算例研究结果显示,与比吸能相比,引发比应力受壁厚和内径不确定性的影响更大。此外,相比于内径,壁厚的不确定性对吸能特性影响更显著,因此为获得稳定的结构吸能特性应尽量提高复合材料圆管壁厚的加工精度。

复合材料飞机结构材料和设计许用值的确定方法

分析国内外复合材料飞机结构材料许用值、设计许用值的确定原则和方法,研究给出了复合材料结构材料许用值的表征和应用、试验以及试验数据的统计分析方法,以及静强度、疲劳强度、损伤容限和修理设计许用值的确定方法。

湿热环境对复合材料单向板拉伸性能的影响

湿热环境会导致复合材料层合结构力学性能下降。针对[90]16和[0]16复合材料单向板,在不同湿热环境处理后进行拉伸试验,对比分析其拉伸性能退化情况,通过断口形貌及微观形貌分析阐述其退化机理。结果表明,干燥环境下,复合材料单向板中的环氧树脂基体在高温下发生后固化,[90]16单向板拉伸强度随环境温度升高而增加,[0]16单向板拉伸强度随环境温度上升基本不发生变化; 85%RH下,单向板纤维-基体界面上产生湿应力与热应力,[90]16和[0]16单向板拉伸强度均随环境温度升高而下降; 70℃水浴中,单向板的基体树脂与纤维-基体界面均发生严重损伤,[90]16和[0]16单向板拉伸强度严重下降。

生地对广防己减毒作用最佳配伍比例的研究

目的通过测定生地对广防己中马兜铃酸A含量的影响,初步研究生地对广防己减毒作用的最佳配伍比例。方法广防己与生地配伍以95%的乙醇超声提取后,用反相高效液相色谱法测定马兜铃酸A的含量,并观察含量的变化情况。结果加入不同配比的生地后,广防己中马兜铃酸A的含量均降低,其中以广防己∶生地=2∶1的比例最为明显。结论生地可降低广防己中马兜铃酸A的含量,具有减毒作用,以广防己∶生地=2∶1为最佳配伍比例。

风荷载作用下高速公路广告牌的力学分析

以风荷载为主要控制荷载,对高速公路两侧单立柱钢结构广告牌进行了力学分析。静力计算表明,无论是承受风荷载还是结构自重作用,广告牌结构对地基的要求都很高,因此在设计和施工时应加以重视;模态分析表明,该类广告牌结构在承受低频荷载时,主要是面板在振动,立柱基本不会发生振动,且具有足够的低频稳定性,因此在设计和施工时需对广告牌的地基和面板加以重视。

粘弹性点支承粘弹性桩的动力稳定性分析

为了探讨粘弹性点支承对粘弹性桩动力稳定性的影响,利用梁振动理论给出了轴向周期性动压作用下粘弹性点支承的粘弹性桩振动微分方程,根据动力稳定性理论给出了粘弹性点支承粘弹性桩的临界频率方程和不稳定区域。计算结果表明:对Kelvin模型粘弹性桩来说,随着粘弹性支承的粘性阻尼系数和弹性系数以及粘弹性桩的粘性系数的增大,粘弹性桩的动力不稳定区有明显的缩小,反之亦然;粘性系数、粘性阻尼系数和弹性系数对桩的动力稳定性有显著影响。

湿热环境对CFRP层板压缩性能的影响

湿热环境对CFRP层板力学性能产生重要影响。通过加速吸湿试验研究T700/3228层板的吸湿特性,对比分析[0]16及[90]16层板经不同湿热环境处理后的性能退化情况,通过微观结构表征阐述其压缩退化机理。结果表明,随着温度及湿度升高,[90]16层板中的树脂基体在压缩载荷下发生的膨胀与热膨胀及湿膨胀叠加,导致[90]16层板的压缩强度下降;[0]16层板中的纤维在压缩载荷下倾向于随树脂基体发生局部屈曲变形,导致[0]16层板的压缩强度下降。

复合材料B基准值统计方法的对比分析

通过对不同环境状态下实验数据的统计分析,研究采用简单线性回归分析方法和组合Weibull分析方法计算材料许用值的准确性。研究结果表明,与采用Weibull分布方法相比,采用简单线性回归方法或组合Weibull分析方法估算复合材料的B基准许用值,可有效提高许用值的准确度。

简支Kelvin模型粘弹性输流管道的动力稳定性

对简支Kelvin模型粘弹性输流管道的动力稳定性进行了研究,具体分析了材料的无量纲延滞时间对无量纲流速与前二阶模态的无量纲频率的实部及虚部之间变化曲线的影响。计算结果表明,当无量纲延滞时间小于或等于10-5时,可将其按弹性管道处理;当延滞时间大于10-4时,简支Kelvin模型粘弹性输流管道与简支弹性输流管道及简支Maxmell模型粘弹性输流管道的一个最大差异在于不发生耦合模态颤振,而是发生单一模态颤振。

威布尔分布的拟合优度检验

一般的拟合优度检验方法只能用于分布完全已知的情况。当分布不是完全已知时，需用一定的方法估计其中的未知参数，此时检验不具备分布独立性，和具体的分布函数有关，而且在同样的显著度下，拟合优度检验的临界值和分布完全已知时有显著差异。本文利用蒙特卡洛方法，对工程中常用的威布尔分布，建立了参数不是完全已知时ＫＳ、ＣｖＭ、ＡＤ三种检验方法的临界值表，为可靠性设计提供数学依据。

考虑转动惯量时输流管道动力特性分析的有限差分法

根据Ｈａｍｉｌｔｏｎ变分原理，推导出了考虑转动惯量和剪切变形时输流管道的运动微分方程，用有限差分法分析了考虑转动惯量时输流管道的动力特性和动力稳定性。

不同冲击条件对机身结构适坠性的影响

针对某型飞机FS380到FS500确定机身段,研究了不同冲击条件对机身结构动态响应特性的影响。建立了机身试验段的等比简化有限元模型。分析了0滚转角、带有10°左滚转角以及带有纵向加速度的情况下,垂直坠撞速度v=9.133 m/s时的冲击特性。对比分析了各种情况下机身框段的变形情况和座椅位置处的加速度-时间历程曲线。结果表明:冲击条件的改变会对机身结构的变形以及座椅处加速度的变化产生影响:左滚转角的出现会改变机身的变形量以及峰值加速度的出现时间,纵向冲击的加入会增加地板的变形量但会有限地减小座椅处的峰值加速度,采用合适的应急着陆方式能提高飞机的耐坠毁性能。

可靠性试验中最小子样容量的确定

对可靠性试验中如何确定最少试验个数的问题进行了研究。其中综合考虑假设检验的两类错误，利用统计推断方法，在一定精度指标和置信水平下，给出估计母体均值和母体下限值时所需最少试件个数。

固-液耦合Timoshenko管道的稳定性分析

根据Ｈａｍ ｉｌｔｏｎ 原理推导了Ｔｉｍ ｏｓｈｅｎｋｏ 管道的固液耦合振动微分方程。用幂级数法计算了Ｔｉｍ ｏｓｈｅｎｋｏ 管道的固有频率和临界流速。给出了管道前三阶固有频率流速的关系曲线，分析了转动惯量对该输流管道的稳定特性的影响。计算结果表明，转动惯量对两端简支的固液耦合Ｔｉｍ ｏｓｈｅｎｋｏ 管道的静力失稳没有影响。

伪士的宁对人结肠癌HT-29细胞凋亡的影响及其机制研究

目的:探讨伪士的宁对人结肠癌HT-29细胞凋亡的影响及其机制。方法:取人结肠癌HT-29细胞,随机分为空白组和低、中、高剂量伪士的宁组(125、250、500μmol/L),加入不含药培养基或含相应浓度伪士的宁的培养基培养48 h。采用流式细胞仪检测细胞凋亡情况和线粒体跨膜电位;采用Western blotting法检测细胞中P53、Caspase-3、Caspase-9、兔源DNA修复酶(c-PARP)、Bcl-2的蛋白表达水平。结果:与空白组比较,低、中、高剂量伪士的宁组细胞凋亡率显著升高,线粒体跨膜电位均显著降低(P<0.01),且均呈现浓度依赖趋势。中、高剂量伪士的宁组细胞中P53、Caspase-3、Caspase-9、c-PARP蛋白表达水平较空白组均显著升高,低、中、高剂量伪士的宁组细胞中Bcl-2蛋白表达水平则显著降低(P<0.05或P<0.01)。结论:伪士的宁可能通过上调P53蛋白、下调Bcl-2蛋白的表达,改变线粒体膜电位,然后激活Caspase-3、c-PARP、Caspase-9的表达,进而激活内源性线粒体通路,发挥促进HT-29细胞凋亡的作用。