基于有限元方法的双层材料激光超声数值模拟

采用有限元方法数值模拟了单脉冲激光热弹激发双层材料中的超声波,得到了材料的上下表面的应力场分布。通过对铝板中的波形进行快速傅里叶变换得到频率信号,计算出波包群速度,判断出材料中兰姆波的模态。结果表明:受基底影响,在双层材料的上层铝板中得到了三种模态的兰姆波。该研究为复合材料激光超声的应用研究提供了新的途径。

双层材料粘合面的脱离分析

采用力学方法对化工设备中有关双层材料粘合面脱离的问题进行了分析,并对脱离面扩展的推动力、阻力和控制作了一些论述。

粉末热锻双层材料凸轮的显微组织与力学性能

以Fe–2Cu–1C基粉为凸轮内层材料,并以此基粉为原料加入Cr、Mo、Si等合金元素,作为凸轮外层材料,采用粉末锻造工艺制备双层材料凸轮,研究合金元素和锻造工艺对凸轮显微组织和力学性能的影响。实验结果表明:以Fe–2Cu–1C–1.5Cr–0.85Mo粉体作为外层材料,采用1050℃热锻的凸轮在密度7.56 g·cm–3时,抗弯强度、硬度和摩擦系数分别为1400 MPa、HRB 100和0.35;锻态组织为马氏体、贝氏体、屈氏体、合金块的混合组织。

玻璃-金属丝网双层材料散射特性研究

本文分析一个简化的金属腔体的散射特性,腔体开口用玻璃封闭,玻璃外表面用金属丝网覆盖。金属材料通常会增加目标的雷达散射截面,但是如果金属丝网网孔大小选择得当,其对雷达散射截面的影响将会非常小。本文采用高阶基函数和并行计算技术进行求解,可以大大降低问题未知量扩大矩量法的工程应用范围。

双层材料离心机转子温度场的数值分析

在分析离心机转子系统传热机理的基础上，将双层材料的离心机转子温度场处理成求解二维轴对称稳态温度场的数学模型。利用四边形四节点等参单元的有限元方法，对该模型进行数值求解，得出了温度场的计算结果，并与试验结果进行了比较。对双层材料离心机转子温度场进行了传热特性分析。

激光闪射法测量双层材料导热系数的实验探索

通过设计不同厚度绝缘层的铝基板试样,使用激光闪射法测量其绝缘层及金属层的综合导热系数,并使用稳态热流法理论计算平均导热系数与之进行对比,指出两种测试方法存在的差异。分析了激光闪射法不适合用于测量双层材料综合导热系数的原因。最后引入平均导热系数与综合导热系数之间的计算关系式,说明激光闪射法测量双层材料导热系数的应用。

复合材料双层球壳与环板耦合结构振动特性研究

以一阶剪切变形理论为基础,采用谱几何法对不同边界条件下复合材料双层球壳与环板耦合结构振动特性分析模型进行构建,其中采用人工虚拟弹簧技术模拟耦合结构的边界条件。根据耦合处的连接关系,通过布置耦合弹簧模拟器对子结构之间的耦合关系进行模拟。应用哈密顿原理对复合材料双层球壳与环板耦合结构的特征方程进行推导,对耦合结构的固有特性和稳态响应进行求解。将所得结果与有限元结果进行对比,验证了计算的正确性。分析了几何参数、材料参数对复合材料双层球壳与环板耦合结构振动响应的影响。

双层超材料板的带隙特征与隔声性能研究

通过设计槽形双环共振单元,构造正方点阵、三角点阵双层超材料板,采用有限元法计算他们的弯曲波低频带隙,而局域共振产生负的动态质量密度的频率段与带隙很好地吻合。对于相同晶格常数和材料组分条件下,在弯曲波带隙频率范围分析正方点阵、三角点阵双层超材料板的双环旋转角β、声波入射角θ对隔声量STL的影响。与常见同质量均质双层板比较,这种新型双层超材料板具有频率低、结构简单、体积小等优点,在减振降噪工程领域有着广阔应用前景。

磷酸锆对铜铋-钢背双层金属复合材料性能的影响

采用烧结压轧复合工艺制备了铜铋-钢背双层金属复合材料板材,研究了磷酸锆对铜铋-钢背复合材料板材结合强度、硬度及摩擦学性能的影响。结果表明:磷酸锆的添加可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材减摩耐磨性能,并能够提升其抗承载能力。随着磷酸锆质量分数的增加,铜铋-钢背复合材料板材的结合强度逐渐减小,硬度先增大后减小。在定速定载寿命试验中,与未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材相比,添加质量分数为2%和4%的磷酸锆可以有效改善铜铋-钢背复合材料板材的减摩耐磨性能,降低摩擦副摩擦系数,有利于表面温升。在定速变载荷试验中,磷酸锆的添加可以显著提升铜铋-钢背双层材料的摩擦抗承载能力。在端面油循环条件下,添加质量分数4%磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值(摩擦副接触面压强与摩擦线速度乘积)可以达到14 MPa∙m∙s^(-1),而未添加磷酸锆的铜铋-钢背复合材料板材极限PV值仅8 MPa∙m∙s^(-1),提升约75%。

双层相变材料的制备及其对锂离子电池控温性能的影响

电池热管理系统是保证电动汽车电池性能的关键部分,目前多使用单相变材料冷却技术。以相变温度不同的石蜡作为储热材料,以膨胀石墨作为吸附材料,设计了双层相变材料控温结构,双层相变材料结构具有“接力赛”式的双重缓冲控温过程。对制备的2种相变材料进行表征和测试,得出最佳材料配比。在不同的环境温度中将双层相变材料控温结构应用于锂离子电池进行放电实验。结果表明:质量分数为10%的双层相变材料在导热系数和泄漏率方面有较好的表现和较高的潜热值,双层相变材料结构在25℃和37℃环境温度中能够使锂离子电池最高放电温度分别保持在42℃和51℃,具备良好的控温效果,能在一定程度上保证锂离子电池的安全使用并延长其寿命。

双层超材料板的弯曲波超低频带隙特性研究

针对局域共振型双层超材料板,利用有限元法研究了几何参数与材料组分参数对弯曲波带隙的影响。通过优化计算得到较合理的参数,进而设计了附加钢质量块的ABSPMMA材料双层板,结果表明其在亚波长尺寸可以打开超低频54-65 Hz弯曲波带隙。将该超材料板建立等效弹簧质量系统,求解等效动态质量的负密度频率段与弯曲波带隙宽度很好地一致,并进一步阐述带隙产生机理。考虑板的隔声性能,分析了不同声波入射角对传声损失的影响,在带隙频率范围内的57 Hz点传声损失(STL)幅值均能取得最大值,这表明超低频带隙能够起到良好减振降噪效果,由此显示这种新型双层超材料板在工程领域具有广泛的应用。

双层材料离心机转子侧壁温度分布的求解

为了解离心机单机转子侧壁的温度分布 ,对双层材料离心机的传热物理模型进行假设处理 ,将转子功耗、对流项、辐射项转化成热源项 ,并将热源项表示成 Fourier级数的形式。对双层材料离心机转子温度分布的求解简化成两个一维二阶微分方程的耦合求解问题。得到离心机转子侧壁轴向温度曲线的理论分析解 ,并对其进行了分析比较。

双层包覆型缓释材料中过硫酸盐释放性能研究

为了使修复材料在地下水原位修复技术中更持久、稳定的发挥作用,制备双层包覆型缓释材料并研究其释放性能.采用水泥、砂和水作为包覆材料制备不同规格的材料,通过周期性浸出试验方法研究外包覆层组分配比及厚度对其释放性能的影响,建立各影响因素与其释放性能的响应关系.结果表明:①双层包覆型缓释材料释放规律符合零级动力学特征,与单一包覆型缓释材料相比,稳定释放速率由初期释放速率的10%~15%升至60%~80%.②外包覆层厚度相同时,稳定释放速率随包覆材料渗透性的增加而逐渐增加,最小值为10 mg/d,最大值约为380 mg/d.③外包覆层组分配比相同时,材料稳定释放速率随其厚度的增加呈幂函数降低,使用寿命随外包覆层厚度的增加呈指数上升,采用自然临近点插值法预测材料最短使用寿命约为100 d,最长的可达10~15 a.外包覆层厚度导致渗透性能的改变是造成其释放特性发生变化的主要原因.④相同外包覆层厚度下,双层包覆型缓释材料稳定释放速率随包覆层渗透性的增加均呈现增加的趋势,并且外包覆层厚度越大,其稳定释放速率随渗透性能变幅越小.研究显示,双层包覆型缓释材料能够在长时间保持稳定的释放速率,构建的外包覆层组分配比与其释放特性之间的定量关系可指导实际地下水修复工程中修复材料的制备.

双层吸波材料吸波特性研究

依据阻抗匹配原理与电磁波传播规律,设计了具有阻抗渐变结构的双层吸波材料。实验表明,匹配层对提高吸收率起着重要作用;需精确控制其电磁参数与厚度,以实现吸波效果;随着匹配层电磁参量增大,匹配厚度减薄。电介质材料质量一般较轻,磁介质材料损耗较大,将两者复合构成的双层吸波材料,具有面密度低、兼有电损耗与磁损耗的优点。经测量1#、2#材料在8～18GHz反射率<-10dB,3～6#材料在-8dB以下,具有一定的实用价值。

一种新型CO气敏双层薄膜材料

介绍了一种新型结构 CO气敏的半导体薄膜材料——粉末溅射方法制备的表面层掺杂 Sn O2 /Sn O2 ∶ Pt双层膜的气敏特性。分析了双层膜中的导电层厚度对气敏特性的影响 。

双层材料离心机转子温度场的数值分析及参数研究

为了解离心机转子系统的温度分布 ,在分析离心机转子系统传热机理的基础上 ,将双层材料的离心机转子温度场处理成求解二维轴对称稳态温度场的数学模型。利用四边形四节点等参单元的有限元方法 ,建立了计算离心机转子系统温度分布的数值计算方法 ,计算出了不同条件下的温度场分布 ,并与实验结果进行比较。对双层材料离心机转子传热特性和离心机参数进行了分析和研究。

双层水泥基吸波材料制备及性能研究

以膨胀珍珠岩作为阻抗匹配层,以碳纳米管和铁氧体作为吸波剂制备双层水泥基吸波体,采用RCS法（radar cross section）研究水泥基吸波材料的吸波性能。实验结果表明,匹配层的透波率随着膨胀珍珠岩掺量的增加而增大,在8-18GHz频率范围内,掺有20%膨胀珍珠岩试样透波率介于20%-60%之间;以膨胀珍珠岩的水泥浆体作为匹配层制备的双层水泥基材料,其吸波性能要优于相同厚度单层吸波材料;当匹配层中膨胀珍珠岩掺量增加时,吸波性能也随着增加;以0.15%碳纳米管和10%FP型铁氧体作为复合吸波剂制备吸波层,具有优异的吸波性能,并且匹配层与吸波层的最佳厚度比为3∶1;而当吸波层复掺0.75%碳纳米管和30%FP型铁氧体时,双层吸波材料的吸波性能比相同厚度单层吸波材料要差,匹配层与吸波层的最佳厚度比为1∶3,试样反射率的峰值为-31.0dB,低于-7dB的带宽达10.6GHz。

双层陶瓷复合材料与钢钎焊接头界面的微观组织结构

用自研制双层陶瓷复合材料与钢进行了大气中钎焊连接。采用声学显微镜、光学显微镜、扫描电镜和能谱分析等测试手段对双层陶瓷复合材料的声显微结构及钎焊接头的微观组织及形态、特征点的化学成分等进行了研究。结果显示 ,双层陶瓷复合材料与钢钎焊连接后的多层复合结构接头的三个界面均达到较好的结合。这为陶瓷

碳质双层纸基摩擦材料的制备与性能表征

使用造纸工艺制备了一种碳质双层纸基摩擦材料,采用TG-DTA热分析、惯量摩擦试验和定速摩擦试验研究了摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能,获得了碳质双层纸基摩擦材料的静摩擦力矩曲线.试验结果显示,碳质双层纸基摩擦材料耐热性能良好,动摩擦稳定,静摩擦系数低,磨损率小,载荷适应性强,是一种适合于在高载荷条件下使用的低静/动摩擦系数比纸基摩擦材料.

Sm_2O_3填充碳纳米管/磁性金属微粉双层吸波复合材料的制备与吸波性能

通过湿化学法制备了Sm2O3填充碳纳米管吸收剂，并依据传输线理论和阻抗匹配原则，设计制备了环氧树脂基Sin203填充碳纳米管／磁性金属微粉双层结构吸波复合材料．采用透射电镜、扫描电镜和X射线衍射分析对Sin2O3填充碳纳米管和磁性金属微粉的微观形貌和结构进行了分析，HP8722ES矢量网络分析仪测量了材料在2～18GHz频率范围内的吸波特性．研究表明：与未填充碳纳米管相比，Sm2O3填充碳纳米管的磁损耗正切增大，吸收频带变宽，同时吸收峰由C波段迁移到中频X波段．这种双层结构吸波复合材料具有较好的宽频带吸波效果，其匹配厚度为dm=5．0mm时，在2．8和14．2GHz处有两个吸收峰，反射率小于-10dB的频宽为0．98GHz，反射率低于-5dB的频宽达6．46GHz，在S波段均低于-5dB．