不同凹坑深度在乏油润滑状态下的减阻实验

采用磨削加工和腐蚀加工方法加工了4种表面凹坑形貌,然后在平面-平面接触,乏油润滑状态下进行了4种形貌的润滑实验。实验结果表明,材料表面的凹坑有一定的减阻效果,且某一深度的凹坑减阻效果最好,达到极值,大于或小于这一深度,减阻效果次之。从而得到结论,在平面-平面接触,乏油状态下,该种表面凹坑有一定减阻作用,且在某一深度的凹坑减阻效果最好。

基于凹坑深度的复合材料低速冲击损伤分析

对复合材料层合板进行了低速冲击实验,建立了冲击凹坑深度与冲击能量的关系。依据凹坑深度反推冲击能量,并用能量确定冲锤质量和冲击速度,从而可对层合板进行动态数值模拟。冲击凹坑深度与冲击能量的关系表明,凹坑深度的变化是与冲击能量的变化过程相适应的,在此基础上对损伤的分布形式及大小做了详细的分析。采用ANSYS有限元程序对复合材料层合板横向低速冲击进行模拟,采用瞬态分析方法来研究层合板的冲击与损伤过程。对冲击后的试验件进行了C扫描损失检测。计算和试验结果表明,此方法是可行的,特别适合于层合板冲击后的损伤评估。

活塞凹坑深度对直喷汽油机燃烧影响的数值模拟

基于活塞顶部带有凹坑的燃烧室模型,通过三维CFD软件AVL-FIRE进行数值模拟,分析了4种凹坑深度(2.3,mm、3.8,mm、5.3,mm、6.8,mm)对直喷汽油机燃烧过程和排放性能的影响.计算结果表明:在所建立的4种模型中,凹坑深度为2.3,mm和3.8,mm的两个燃烧室内压力和温度的峰值较高,动力性能较好;凹坑深度为3.8,mm的燃烧室CO排放、油膜质量最少,排放性能最佳,凹坑过深和过浅都会增加其排放;由于高温高压,凹坑深度为3.8,mm的燃烧室NO生成量最多,但4种模型排气门打开时刻相差不大.

基于视频检测技术的凹坑深度检测

随着经济的发展,我国公路总里程也在不断增加。从而就带来了道路的检测及养护等相关问题。本文利用自行设计的一套基于视频检测的系统,对路面凹坑深度进行检测。首先对摄像机进行标定,利用RAC两步法结合最小二乘法计算出相机参数R,T,其次对路面凹坑光带进行提取,并且通过一系列的图像处理算法得到理想的凹坑断面光带,最后通过带入计算,得到凹坑的深度,并且通过比较实际测量深度和视频检测深度计算误差。

玻璃纤维/环氧层合板低冲击能量与凹坑深度量化研究

使用试件为单向层合板和多向层合板两种类型的玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料层合板,采用自由落体式冲击试验机进行低能量冲击,以及超景深显微镜对损伤形貌进行特征描述。引入低能量冲击关系因子K,建立冲击能量与损伤凹坑深度量化关系,该量化关系可使冲击能量与损伤形貌特征相对应。所建立的凹坑深度与冲击能量的关系,既可以根据测量冲击凹坑深度反推出冲击时的能量值,也可以根据冲击能量预判结构的损伤情况。

复合材料层合板低速冲击损伤模拟及凹坑深度预测

将准静态压痕力作用下的复合材料层合板凹坑深度-接触力公式用于低速冲击凹坑深度预测,进行了两种铺层的层合板低速冲击试验,建立了冲击有限元模型,选用应变表示的Hashin准则和界面元模拟层合板损伤失效。利用损伤面积计算冲击后层合板的整体等效刚度,代入接触力公式预测凹坑深度-冲击能量曲线,发现最大损伤面积计算结果与试验值吻合较好,在铺层数较少的情况下,凹坑深度预测值与试验值具有较高的一致性。

准静态压痕力作用下复合材料层合板的凹坑深度预测方法

建立了一种在准静态压痕力作用下复合材料层合板凹坑深度的预测方法。首先采用基于应变描述的Hashin和Yeh失效准则并结合有限元法,对复合材料层合板在准静态压痕力作用下的失效过程进行渐进损伤分析,获取一系列的材料性能退化信息。其次采用Sun的方法对局部损伤区材料的弹性参数进行等效处理。最后结合Turner的接触理论预测了凹坑深度-接触力曲线。计算结果表明,基体开裂与分层是导致层合板开始产生凹坑的主要原因,纤维断裂是导致凹坑深度急剧增加的主要原因。分层起始载荷、最大接触力及各自相应的凹坑深度的预测结果与试验值具有较好的一致性。

普通凹坑对管道爆破压力的影响分析

文中总结了国内外标准对普通凹坑尺寸的规定及存在的问题。采用有限元方法,模拟了管道上不同深度普通凹坑生成过程,以及在内压作用下普通凹坑中心点的应力变化过程。研究了无约束和受约束普通凹坑对管道爆破压力的影响,得出无约束普通凹坑对管道爆破压力没有影响,凹坑深度超过20%OD的受约束普通凹坑对管道爆破压力影响较大的结论,并对普通凹坑的处理提出了建议。

复合材料层合板低速冲击的有限元分析

复合材料结构在使用过程中经常受到低速冲击,这会造成结构剩余强度急剧下降,因此有必要准确评估低速冲击对复合材料结构损伤。文章建立了一种低速冲击下碳纤维增强复合材料层合板损伤扩展的分析模型。该模型使用Hashin准则预测纤维和基体的损伤。编写用户自定义子程序VUMAT,同时将该模型用于不同冲击能量下复合材料低速冲击的仿真分析。最终,凹坑深度误差最大为9.2%,分层损伤面积误差最大为13%,仿真结果与试验结果吻合性较好,验证了该模型的有效性。

复合材料层压板低速冲击和准静态压痕损伤等效性的研究

通过对低速冲击试验和准静态压痕试验进行对比,获得了冲击能量(准静态压痕力)与层压板损伤面积、损伤宽度和凹坑深度的三组对应关系。分析表明,损伤面积、损伤宽度和凹坑深度均可作为损伤参数来建立低速冲击和准静态压痕损伤的等效性。当冲击能量或准静态压痕力达到一定值后,三组对应关系曲线上出现拐点,两类试验的拐点相差很小,且两类试验的变化趋势相同,初步说明了用准静态压痕试验替代低速冲击试验是可行的,同时在较低冲击能量(拐点值之前)下准静态压痕力近似等于相对应的冲击能量下冲击过程的最大接触力。对两类试验过程进行分析,准静态压痕试验的初始分层载荷较冲击试验稍低,但两类试验过程中载荷的变化趋势相同,进一步说明了低速冲击试验和准静态压痕试验损伤的等效性。

平面编织复合材料层压板低速冲击损伤和压缩失效行为

对平面编织复合材料层压板进行不同能量的低速冲击试验和冲击后压缩试验,分析表面凹坑深度、损伤面积以及剩余压缩强度与冲击能量的关系。对压缩后层压板的断口进行宏观观察,分析不同等级损伤对压缩失效特征的影响。结果表明:冲击损伤分为无损伤、前表面目视勉强可见、前表面目视可见及穿透性损伤四个等级,不同等级损伤的失效特征不同;随着冲击能量的增大,表面凹坑深度逐渐增大,二者之间并不满足线性关系,存在着拐点,损伤面积也逐渐增大,在达到穿透性损伤后基本不变;剩余压缩强度逐渐降低,损伤面积和剩余压缩强度最后都有变缓的趋势。

复合材料冲击损伤阻抗性能的试验研究

通过对多种复合材料体系试样的冲击阻抗试验研究,发现对同一种复合材料层压板的冲击能量-凹坑深度曲线均存在拐点。其物理本质是在出现拐点后内部的分层损伤叠加面积基本上不再增加,其力学性能表现为压缩剩余强度基本上不再降低,其表观现象是表面冲击部位开始出现纤维断裂。

复合材料层合板静压痕接触的等效弹性模量

在复合材料层合板静压痕接触问题中,由于层合板接触区域的纤维走向发生了变化,导致沿厚度方向的弹性模量产生变化并随着凹坑深度的增加而增大。本文建立压头压入后的力学分析模型,得到了与凹坑深度相关的沿厚度方向的等效弹性模量;将等效弹性模量代入目前被广泛接受的修正Hertz接触理论,建立了新的接触力与凹坑深度的关系式。通过与静压痕试验中接触力和凹坑深度的关系进行比较,结果表明该接触关系式能较好地描述接触力和凹坑深度的关系。与文献修正理论相比,在压痕较小时,本文的修正结果较好。

CFRP层合板低速冲击响应及损伤特性研究

为了研究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastics,CFRP)层合板低速冲击力学性能,开展了铺层顺序为[454/ 454]4T 的 CFRP 层合板落锤低速冲击试验。研究了条形冲锤冲击角度和半球形冲锤直径两个影响因素下的 CFRP层合板低速冲击力学响应,同时通过凹坑深度和分层损伤面积研究了层合板低速冲击损伤特性。试验结果表明:当条形冲锤冲击角度与层合板表面纤维方向平行时以及以较小直径的半球形冲锤冲击时,最大中心位移和能量耗散较大,凹坑深度和分层面积也较大;在冲锤直径和冲击角度两个单因素变量下,凹坑深度与分层损伤面积成正相关;直径为 10 mm的半球形冲锤冲击层合板时,在凹坑区域存在明显的纤维断裂;14 mm 和 16 mm 半球形冲锤冲击时,损伤虽目视可见,但未见明显纤维断裂。

不同纤维面层对泡沫夹层复合材料低速冲击性能的影响

采用玻璃纤维、碳纤维、混杂碳/Kevlar和Kevlar纤维织物为面层,自制闭孔硬质聚氨酯泡沫芯材,通过RTM工艺制备了泡沫夹芯复合材料,分析了25J能量下的冲击损伤程度。提出了以泡沫夹芯结构的平均损伤角度、穿透深度和最大开裂宽度作为表征试样损伤程度的参数。结果表明:25J冲击能量下,Kevlar纤维面层泡沫夹芯试样,冲击载荷—时间历程曲线峰值最高,完成一次冲击试验历程最短,冲击后试样损伤程度最低;玻璃纤维面层泡沫夹芯试样,低速冲击载荷—时间历程曲线峰值最低,冲击后试样损伤程度最高。

复合材料层合板静压痕试验及全过程数值分析

复合材料层合板在静压痕力作用下主要发生层间分层、基体开裂、基体压缩破坏、纤维断裂和纤维压坏这几种损伤模式。本文利用ABAQUS有限元程序,对在静压痕力作用下的复合材料层合板建立一个基于Hashin强度准则的全过程模型,并对各层各单元进行损伤演判。利用有限元模型对碳纤维NCF材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线进行预测,并模拟层合板的损伤全过程,以及预测凹坑深度与静压痕力的关系曲线。对层合板进行静压痕试验,测试复合材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线,并在试验过程中用凹坑深度仪测量层合板的凹坑深度。将数值模拟与试验结果比较,两者结果较为吻合。

复合材料加筋层合板准静态压痕实验研究及数值分析

利用ABAQUS有限元程序所建立了一种基于用户子程序USDFLD和Hashin强度准则的复合材料损伤计算模型,用该模型对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下主要发生的纤维拉伸破坏、纤维微屈破坏、基体拉伸破坏、基体压缩破坏、层间拉伸破坏、层间压缩破坏这几种基本损伤模式进行分析。对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下进行损伤全过程数值研究,利用该有限元模型预测复合材料层合板静压痕力作用下的荷载-位移曲线以及凹坑深度与静压痕力的关系曲线。数值仿真与实验结果吻合较好,表明该损伤模型方法的可行性。复合材料层合板加筋后拐点处的凹坑深度明显加大,达到0.84mm。通过对加筋板的刚度和强度失效规律的分析,为进一步的复合材料格栅加筋结构(如飞机结构中复合材料后压力框)的性能分析提供参考。

T800级碳纤维复合材料抗冲击性能

对相同铺层比例、不同厚度的A,B,C三组T800级碳纤维复合材料层板进行多种冲击能量的冲击实验,测试冲击后凹坑深度、剩余压缩强度及压缩破坏应变等性能。结果表明:复合材料的冲击能量-凹坑深度曲线和凹坑深度-剩余压缩强度曲线均存在拐点,A组拐点位置为0.70 mm,B组拐点位置为0.76 mm,C组拐点位置为0.45 mm,均小于目视勉强可见冲击损伤(BVID)对应的凹坑深度(1.3 mm);同一铺层比例下,复合材料层合板厚度越大,其抗冲击损伤性能越好。

T800碳纤维复合材料低速冲击渐进损伤仿真与试验研究

利用有限元软件ABAQUS建立冲击渐进损伤模型,对国产T800碳纤维/环氧树脂基复合材料的低速冲击损伤进行了数值模拟;同时对复合材料进行低速冲击试验,通过分析不同冲击能量与凹坑深度和损伤形貌的关系研究了层合板的冲击损伤特性.结果表明:在模拟仿真过程中,复合材料冲击时的应力分布像花生状的椭圆形,同时基体的拉伸和压缩损伤大于纤维的拉伸和压缩损伤.在试验中随着冲击能量增大,凹坑深度在35 J左右出现拐点,拐点之前凹坑深度增加缓慢,冲击表面主要是无损伤和几乎不可见的冲击损伤,内部损伤形貌近似圆形;拐点后凹坑深度急剧增加,试样内部损伤形貌逐渐趋于椭圆形,并沿45°铺层方向呈锥形扩展;在65 J时达到穿透性损伤.模拟得到的凹坑深度与试验结果吻合较好,为分析T800碳纤维/环氧树脂基复合材料层合板受低速冲击后的损伤演化和规律提供了一种有效的方法.

海底混凝土配重层单层管受落物冲击损伤因素分析

对混凝土配重层单层管在落物冲击载荷作用下的屈曲破坏进行重点研究,将数值模拟结果与全尺寸管道撞击试验结果进行对比,验证仿真模型的准确性。基于上述模型,分析碰撞过程中能量变化情况及管道的最大Mises应力,并将碰撞过程分为三个阶段。针对混凝土配重层单层管受落物冲击载荷作用的情况,计算了外压作用下的管道受落物冲击载荷作用后产生的凹坑深度与混凝土配重层和单层管之间的吸能关系;在此基础上,对撞击能量、落物形状、管道埋深、运行压力、管道径厚比和混凝土配重层厚度等敏感性因素进行参数化分析,分析管道凹坑深度及配重层吸能随上述参数的变化趋势。