搅拌摩擦焊接温度场研究

搅拌摩擦焊接（FSW）传热过程直接决定工件所经历的热循环，进而影响焊接接头的微观组织和力学性能。同时温度场的分析对于预测接头残余应力和变形，以及焊缝区硬度揶具有重要意义。本文在工艺研究的基础上。分析了FSW的产热过程；采用K（EU-2）型热电偶（测量温度范围0～1300℃）配合XMT-101型数显仪，对焊接过程中紫铜板的温度分布与变化进行了测量。初步获得了谊焊接过程的热循环规律。为进一步研究搅拌摩擦焊接温度场奠定了一定的基础。

泡沫钛制备工艺及应用的研究进展

泡沫钛具有较小的密度、优异的力学性能以及独特的功能特性,广泛应用在航空航天、国防、海洋工程、汽车、生物医学等领域。介绍了泡沫钛的主要制备方法,包括烧结法、添加造孔剂法、浸渍法、凝胶浇铸法、3D打印法,对泡沫钛的压缩性能、吸能性能、生物相容性、电磁屏蔽性能、吸声性能、微动磨损性能等进行了讨论,并阐述了泡沫钛在生物医用、电池电极、航空航天等领域的应用前景。

短纤维插层对亚麻纤维增强复合材料层间增韧效果的实验与数值仿真研究

本文分别通过双悬臂梁(DCB)实验与数值模拟,研究了不同短纤维插层(包括短纤维种类、短纤维长度与插层面密度)对亚麻纤维增强复合材料I型层间断裂韧性的影响规律.DCB试验结果表明,当插层为5mm长度、25g/m^(2)面密度的短碳纤维插层时,复合材料1型层间断裂韧性达到2.322kJ/m^(2),取得最大提升幅度80.7%,短纤维桥联与亚麻连续纤维多层级破坏为其主要增韧机理。在此基础上,采用五参数控制的三线性内聚力单元,建立了数值仿真模型。实验与数值模拟结果的对比分析揭示了短纤维插层属性与内聚力模型参数之间的定量关系,可为植物纤维增强复合材料短纤维插层增韧设计提供参考依据.

短纤维插层碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能

碳纤维/环氧树脂复合材料因具有高的比强度、比模量、抗疲劳性好等优点,已在航空航天、轨道交通、汽车等领域得到越来越广泛的应用。然而作为碳纤维/环氧树脂复合材料的主要结构形式之一的层合板结构,由于厚度方向没有纤维,导致层间性能最弱,极易发生分层破坏,影响结构的承载性能。短纤维层间插层增韧是改善碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能的有效手段,近年来,国内外学者开展了大量的相关研究工作,但仍缺乏短纤维层间插层增韧的系统研究。本论文选用碳纤维、亚麻纤维及Kevlar纤维作为插层短纤维,系统地分析和讨论了短纤维种类、插层面密度和纤维长度对碳纤维/环氧树脂复合材料层间增韧效果的影响。结果表明,对于不同的短纤维插层,均存在着随着短纤维长度和插层面密度的增加,复合材料层间断裂韧性先上升后下降的趋势。在此基础上揭示了不同种类纤维的增韧机制,纤维桥联、裂纹扩展路径改变、纤维多层级破坏及纵向撕裂等均有助于复合材料层间断裂韧性的提高,研究结果为短纤维插层增韧复合材料的结构设计奠定了基础。

铁道车辆吸能式防爬器垂向屈曲研究

为抑制列车碰撞时的相互爬车程度,列车端部均安装吸能与防爬功能一体的吸能式防爬器。然而,列车碰撞事故调查发现吸能式防爬器有时会出现明显的垂向屈曲,导致其碰撞吸能和防爬能力大幅度降低。为此,提出多刚体动力学和有限元理论相结合的仿真分析方法,再现吸能式防爬器垂向屈曲失效的动态过程。此外,仿真计算表明随着碰撞列车之间差异加大,相邻车辆爬车速度明显增加,其最大爬车速度可以达到1.5 m/s。与此同时,吸能式防爬器发生明显的垂向屈曲,导致相互啮合的防爬齿发生脱离、失去防爬约束能力。不仅如此,相比于理想条件下的纵向压溃,发生垂向屈曲后的吸能式防爬器吸能能力大幅度降低,其平均压溃力由566.3 kN降低至348.1 kN,减少了38.5%,碰撞吸能量也由367 kJ降低至169 kJ,减少了53.9%。