一种新的基体损伤与界面脱粘理论分析模型

利用剪切滞后法 ,给出一种新的基体损伤模型 ;利用 J积分理论 ,给出一种新的由基体裂纹导致的纤维 /基体界面脱粘裂纹损伤模型。理论分析和数值计算得到了一些关于纤维增强复合材料强度和损伤有参考价值的结论 ,并对复合材料中一些常见的损伤破坏形式进行了定性的解释 ,由此表明本模型的可行性。

基体损伤对分层复合材料加筋板动力特性的影响研究

基于Mindlin假定的复合材料层合板单元和层合梁单元,推导了复合材料加筋板的刚度阵和质量阵;采用Adams应变能法与Rayleigh阻尼模型相结合的方法,构造了相应的阻尼阵列式;建立了分层损伤特征的三板模型和表征基体微裂纹损伤的基体损伤模型;并推导了一种基于Hertz型非线性接触法则的虚拟联接单元模型,以避免在振动分析过程中在低阶模态中分层处出现的上、下子板间不合理的嵌入现象;在上述模型和理论基础上,采用精细积分法求解含损伤结构的动力响应。对典型数例进行参数讨论,表明在动载荷作用下,嵌入分层损伤以及在振动过程中诱发的基体微裂纹损伤的演化将明显地影响加筋层合板的动力特性。

基体损伤时复合材料层板分层尖端应力场的研究

用准三维有限单元法 ,分析了存在基体损伤时分层尖端区应力场的变化规律。结果表明 ,由于分层尖端周围基体损伤的出现 ,消除了该区域内应力的奇异性 ,并在分层尖端形成一个低层间应力区 。

射流清洗对微灌过滤器滤网清洗效果及损伤研究

为探究射流清洗技术在农业微灌过滤器清洗过程中的应用,开展射流清洗试验研究,分析入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩散角度等3个参数对微灌过滤器滤网清洗效果及表面损伤程度的影响规律.试验结果表明:清洗效果随入射压力、喷嘴口径、喷嘴扩散角度的增大而提升,但提升幅度不断减小;滤网表面损伤程度随入射压力、喷嘴口径的增大而增大,随喷嘴扩散角度的增大而减小,其幅度逐渐减小;通过方差分析可知,射流参数对清洗效果影响程度从大到小依次为喷嘴口径、入射压力、喷嘴扩散角度,对滤网表面损伤影响程度从大到小依次为喷嘴口径、喷嘴扩散角度、入射压力;通过TOPSIS综合评价得到最佳射流参数组合为入射压力0.3 MPa,喷嘴口径3 mm,喷嘴扩散角度80°.

高压水射流清洗对基体去污效果及损伤的研究

利用高压水射流清洗技术对涂层及不同硬度工件进行冲击试验,利用白光干涉仪测定试验前后工件的涂层去除情况及表面粗糙度变化情况,并观察工件受冲击后表面产生的损伤微观形貌。结果表明,利用高压水射流清洗涂层时,选择具有涂层开放表面处入射可以快速使开放面扩张,涂层去除速度会呈直线增大;工件表面质量变化与初始表面质量无关,仅受水射流冲击环境影响;水射流冲击造成工件表面损伤,产生特殊形状孔洞,此种孔洞中部高度平缓,从中心沿径向向外逐步凹陷-突起-凹陷。

含基体横向损伤的黏弹性板的蠕变后屈曲分析

基于 Schapery 三维黏弹性损伤本构关系，引入沈为和 Kachanov 损伤演化方程，建立了基体横向损伤的纤维单一方向铺设黏弹性板的损伤模型；应用 von Karman 板理论，导出了考虑损伤效应的具初始挠度的纤维单一方向铺设黏弹性矩形板的非线性压屈平衡方程．对未知变量在空间上采用差分法离散，时间上采用增量算法和 Newton-Cotes 积分法离散，控制方程被迭代求解．算例中讨论了损伤以及有关参数对黏弹性复合材料板后屈曲行为的影响，且与已有文献的结果进行了比较，数值结果表明：随着外载荷或者初始挠度的增大，板后屈曲趋于稳定时的挠度就愈大，损伤的影响愈明显；而随着长宽比的增大，板后屈曲趋于稳定时的挠度愈小，损伤的影响却随之增大．

含界面脱粘及表板基体开裂损伤的复合材料夹层板非线性稳定性的研究

本文作者基于“zig- zag”模型和 Mindlin一阶剪切变形板理论 ,推导了复合材料夹层板屈曲分析的有限元列式 ,在该列式中考虑了面板的横向剪切变形和芯体的面内刚度对夹层板力学性能的影响。针对具有面板和芯体间界面脱粘和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征 ,分别提出了分层模型和多标量损伤模型 ,并推导了多标量形式的损伤本构关系。采用修正的 Newton- Raphson迭代格式求解含损复合材料夹层板的非线性稳定性性状。通过算例研究了脱粘面积、基体的损伤演化、表板的铺设方式及载荷形式对复合材料夹层板屈曲性态的影响。本文作者给出的有限元模型和结论 ,对复合材料夹层板结构设计的损伤容限的制定具有一定的参考价值。

含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度数值分析

综述了作者在含损伤复合材料夹层板剩余压缩强度的研究方面所取得的一些近期进展 . ( 1 )基于“Zig-Zag”模型和 Mindlin一阶剪切变形板理论 ,推导了复合材料夹层板线性和非线性屈曲分析的有限元列式 ;( 2 )推导了材料性质与温度有关的复合材料夹层板增量求解形式的有限元列式 ;( 3)针对具有面板和芯体间界面开裂和纤维增强树脂基体微裂纹损伤的夹层板损伤特征 ,分别提出了分层模型和多标量损伤模型 ,并推导了多标量形式的损伤本构关系 ;( 4)建立了考虑桥联影响的具有表板与芯体开裂损伤的复合材料夹层板屈曲分析有限元列式 ;( 5)以整体 -局部变分原理为基础 ,提出了复合材料夹层板后屈曲分析的有限元分析方法 ,研究了含表板 /芯体开裂损伤的复合材料夹层板的后屈曲路径 .以典型结构为例 ,讨论了表板铺设方向、开裂面积大小。

铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力分析

本文通过数值仿真计算出不同自紧压力下对气瓶疲劳寿命的影响规律,得到了铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶最佳自紧压力。首先,构建了工作压力为35MPa的精细化有限元气瓶模型。其次,采用渐进损伤方法计算出复合材料铺层在自紧压力和疲劳循环压力下的基体损伤,从而得出了基体损伤后的气瓶内胆应力分布,建立了基于Morrow平均应力修正的Manson-Coffin等效应变法的气瓶疲劳寿命预测方法。根据纤维应力比计算出了自紧压力范围,并开展了不同自紧压力对气瓶疲劳寿命的影响规律研究。结果表明,在53MPa自紧压力之前,气瓶疲劳寿命随着自紧压力的增高稳定提升;在自紧压力达到53MPa之后,气瓶疲劳寿命变化波动较小,且在57MPa自紧压力下达到最大疲劳寿命之后出现下降趋势。因此,最终得出本文铝合金内胆碳纤维缠绕气瓶的最佳自紧压力为57MPa。

基于近场动力学的复合材料平板低速冲击损伤研究

损伤断裂问题一直是固体力学研究中的最常见的问题之一,是一种不连续问题,涉及到很多复杂的现象,如晶界滑移、位错运动以及微裂纹演化等。研究损伤等不连续问题时,近场动力学理论由于在构建运动方程的过程中避开了位移对空间的导数,运动方程仅涉及时间微分和空间积分,所以具有独特的优势。Silling等[1]利用近场动力学理论模拟了冲击损伤。Askari等[2]根据纤维方向来对不同的作用键进行定义,以达到纤维基体不同的材料性能。

核能系统压力容器辐照脆化机制及其影响因素

核反应堆压力容器作为核电站不可更换的关键性设备,其设备完整性对核电站的安全运行起着至关重要的作用.在辐照条件下,反应堆压力容器钢中会形成一系列微结构缺陷,包括溶质沉淀、基体损伤和脆性元素的晶界偏聚等,导致材料的韧脆性转变温度升高,产生辐照脆化效应.而压力容器钢的成分和辐照条件决定了各种微结构对辐照脆化的贡献大小.本文主要针对核能系统压力容器辐照脆化机制及其影响因素进行了综述,总结讨论了这些微结构的形成机制及溶质元素、辐照通量和辐照后退火对这些微结构和材料机械性能的影响,并指出了存在的问题和未来的研究方向.