纸夹芯和泡沫复合层状结构的静态缓冲吸能特性研究

针对由发泡聚乙烯(EPE)、瓦楞纸板、蜂窝纸板组成的复合层状结构的包装防护作用,通过实验对比分析了这类结构的横向静态压缩变形特征和缓冲吸能特性。结果表明,这类结构在压缩初始阶段和最后阶段主要表现为EPE的力学性能,而在中间阶段为瓦楞纸板、蜂窝纸板的力学性能。复合层状结构的弹性模量、总吸能、行程利用率均高于EPE,而单位体积变形能则由于试样厚度增加幅值不同,并未表现出与总吸能一致的变化规律。比吸能随着压缩应变增大而增加,几乎不受压缩速度的影响,其中EPE与蜂窝纸板复合层状结构的比吸能均大于EPE与瓦楞纸板复合结构。在应力水平较小时,EPE与瓦楞纸板复合层状结构的能量吸收效率大,然而在应力水平较大时,EPE与蜂窝纸板复合的能量吸收效率大。

蜂窝厚度对纸蜂窝/聚乙烯泡沫复合层状结构的动态缓冲吸能特性的影响

针对纸蜂窝与聚乙烯泡沫的2种复合层状结构的缓冲防护作用,研究分析在不同跌落冲击条件下蜂窝厚度对其加速度响应、压缩变形和缓冲吸能特性的影响规律。在静态压缩中一层蜂窝对应一个应力波峰,而跌落冲击动态压缩中较大厚度蜂窝会出现次坍塌行为导致的小应力波峰,蜂窝厚度的增加能够提高聚乙烯泡沫及其复合层状结构的抗冲击能力。对于厚度为10、15、20、25 mm的纸蜂窝与聚乙烯泡沫的复合层状结构,在低冲击能量作用下蜂窝厚度的增加降低了缓冲吸能特性,而在高冲击能量作用下蜂窝厚度的增加能提高能量吸收能力。但是,大厚度70 mm纸蜂窝与聚乙烯泡沫的复合层状结构的缓冲吸能效果相对较差。对于相同的蜂窝厚度情况,在相同的冲击质量或冲击能量作用下,单面复合层状结构的应变能、比吸能和行程利用率相比双面复合层状结构分别提高了11. 5%、39. 1%和16. 2%,缓冲吸能效果更好。

层状复合结构YAG/Yb∶YAG透明陶瓷的制备与性能研究

以高纯商业氧化物粉体为原料,通过干压成型结合冷等静压成型得到满足设计的层状复合结构陶瓷素坯,然后采用真空预烧(1750℃,30 h)结合热等静压烧结(1750℃,3 h,200 MPa,Ar气氛)成功制备了高光学质量的双层和三层复合结构YAG/10%Yb∶YAG(原子数分数)透明陶瓷。研究了复合结构透明陶瓷的光学透过率、显微结构和元素分布等。结果显示,双层和三层复合结构YAG/Yb∶YAG透明陶瓷(4 mm厚度)在1100 nm处的直线透过率分别为83.6%和84.1%。YAG与Yb∶YAG陶瓷区域均具有致密的显微结构,平均晶粒尺寸分别为29.0和34.5μm。中心切面的元素面扫描与线扫描分析显示,YAG与Yb∶YAG陶瓷区域的界线平直,Yb元素基本只存在于Yb∶YAG陶瓷区域,表明层状复合结构透明陶瓷的实际结构与初始设计一致。

高速列车车体轻量化层状复合结构隔声设计

随着高速列车车体结构轻量化的发展,层状复合结构车体在高速列车上得到广泛应用,提高层状复合结构的隔声性能,是高速列车减振降噪的关键技术。基于传递矩阵法,建立"铝板+多孔材料层+空气层+碳纤维增强板"的典型高速列车层状复合结构车体隔声计算分析模型,并分析多孔材料和空气层对层状复合结构车体隔声性能的影响。结果显示,混响声场激励下,在铝板和碳纤维增强版之间仅增加空气层只能提高车体结构高频隔声量,低频部分会由于"板-空气-板"的系统耦合共振,形成显著吻合谷,导致其隔声性能在吻合谷频率处大幅下降。对此,利用多孔材料吸声原理,提出在空气层中增加吸声材料层,抑制隔声吻合低谷,通过优化设计,得出"铝板+空气层+吸声材料+空气层+碳纤维增强板"的优化结构形式,在实现车体轻量化目标同时,可有效提高其隔声性能。

层状粘接复合结构界面力学参数声导波定征方法

在推导层状粘接复合结构良好粘接及存在弱界面、滑移界面和脱层等几种不同界面条件下声导波的广义频散方程的基础上，分析了界面径向与轴向力学参数对声导波传播特性的影响，进一步提出以频散特性为基础的超声导波定征方法和在最小二乘意义下的反向算法对粘接复合结构层间界面力学参数进行了估计。分析了影响估计准确性的各种因素，研究了超声导波定征方法对粘接复合结构层间力学参数的灵敏度及其在误差传递中的意义。

纸夹芯和泡沫复合层状结构的动态缓冲吸能特性研究

针对由EPE(Polyethylene foam,聚乙烯泡沫)、瓦楞纸板、蜂窝纸板组成的复合层状结构在跌落冲击载荷作用下的缓冲防护特性,研究了加速度-冲击持续时间曲线、应力-应变曲线的特征,探讨了冲击能量对峰值应力、缓冲吸能特性的影响关系。结果表明,纸瓦楞、纸蜂窝改善了EPE的缓冲吸能特性,纸夹芯和泡沫复合层状结构的峰值应力、单位面积吸能、单位体积吸能、比吸能都随着跌落冲击能量的增加呈线性增加的趋势。在相同跌落冲击条件下,相比瓦楞与EPE复合结构,蜂窝与EPE复合结构的峰值应力平均减少了23.6%,能量吸收率平均提高了8.85%,比吸能平均提高了18.1%,缓冲吸能效果更好。

钛合金层状复合结构裂纹扩展性能研究

为了研究钛合金扩散连接层状复合结构的裂纹扩展特性,进行了钛合金原材料板和含止焊区的扩散连接复合层板裂纹扩展试验,通过断口判读获取裂纹扩展数据,建立了裂纹扩展dc/d N-c曲线,对两种试件的裂纹扩展寿命和裂纹扩展规律进行了对比分析。结果表明,两种试件沿孔径方向的裂纹长度从1.5mm扩展至试件断裂对应的裂纹扩展寿命存在明显差别,含止焊区的扩散连接复合层板的裂纹扩展寿命比原材料板显著提高,同时复合层板沿孔径方向的裂纹扩展速率明显低于单层原材料板,这是由于扩散连接复合层板止焊区界面的存在对裂纹扩展起到了明显的减缓作用。

层状复合钛合金增材制造研究进展及发展趋势

层状复合钛合金是由不同种钛合金制成的、成分和组织性能逐层变化的先进材料,能够发挥多种钛合金的性能。层状复合金属的结构设计是保证成形性能和满足服役需求的前提。增材制造相比传统制造技术,具有设计灵活便捷、试制周期短、可成形复杂结构等优势,在层状复合钛合金研制领域应用广泛。本文介绍了层状金属直接过渡、成分过渡和阻挡层过渡结构设计方法,综述了几种增材技术研制层状复合钛合金,包括激光定向能量沉积、电弧熔丝增材制造和电子束熔丝增材制造的研究进展。围绕过渡区组织性能优化、热处理制度建立、残余应力控制和失效机制判据等方面,展望增材制造层状复合钛合金未来的发展方向。

非傅立叶模型层状复合陶瓷结构热传导分析

用非傅立叶热传导模型分析层状复合陶瓷结构的温度场,并与单热涂层结构的结果进行比较,同时进一步研究了夹层热物理性能参数对温度场的影响。研究表明:夹层可以有效地减缓内部结构的温度变化,夹层热物理性能参数(如:松弛时间、声速)对结构层的温度场有明显影响。

磁电层状复合结构及其器件应用

磁电层状复合结构是层状铁电相与铁磁相的复合,该层状结构同时具有铁电性和铁磁性,呈现出磁电耦合效应。可以利用此复合结构制作具有磁电调、电可调双重可调特性的微波器件,拥有潜在而广阔的应用前景。主要介绍了磁电层状复合结构在微波延迟线、谐振器及移相器等方面的应用。

碳纤维/铝层状复合结构的断裂性能及抗电偶腐蚀性能研究

以ENF试验为基础,通过制作不同长度的芳纶短纤维薄膜为粘接层界面的碳纤维/铝层状复合结构试件,并置于同一加速腐蚀环境中,研究了芳纶短纤维对碳纤维/铝层状复合结构力学性能及抗电偶腐蚀性能的影响。试验结果表明芳纶短纤维薄膜有效提高了碳纤维/铝层状复合结构的断裂性能与抗电偶腐蚀性能,可为复合材料工程应用中的电偶腐蚀防护提供参考。

层状磁电复合材料的磁电转换分析

提出层状磁电复合材料L-T模型,从压电效应和压磁效应本构方程出发,采用等效电路法对复合材料的磁电电压系数进行理论分析,并对材料磁电响应进行了数值计算,得出磁电响应仿真结果,所推导的磁电电压系数公式与等效电路模型公式得出的计算值相符,为磁电层材料的制备和优化提供理论工具。

FeGa/BTO/FeGa层状复合材料的磁电效应

采用区域熔炼法制备FeGa磁致伸缩材料,继而制备了FeGa/BTO(BaTiO3)/FeGa层状复合结构材料。通过X射线衍射和金相显微镜观察FeGa的相成分和微观结构,利用振动样品磁强计和标准电阻应变片法表征了磁性相的磁滞回线和磁致伸缩性能,采用动态测量法测量样品的磁电性能。通过环状样品设计消除样品被交流激励场磁化时的退磁场并与存在退磁场的碟片状样品进行对比,以研究退磁场对层状双相复合材料磁电性能的影响。发现碟片状样品的磁电系数对直流磁场的响应约为交变磁场的1/5,通过悬臂梁模型和理论推导得到磁电系数正比于应变和交流激励磁场的比值,碟片状样品的饱和磁致伸缩应变与饱和场之比是环状样品的1/5,与理论计算结果一致。因此通过降低退磁场可以提高双相磁电材料的磁电性能。

界面层对层状各向异性复合结构中Lamb波的影响

建立了各向异性界面层的弹簧模型 ,并将其应用于分析层状复合媒质的全局矩阵技术中 .其引入的机理是全局矩阵的程序结构、各层矩阵的排列不至于遭受大的破坏 .因此 ,把弹簧界面作为一个“材料层” .该层的材料常数用劲度常数来描述 ,其层厚为零 .把该层放在全局矩阵适当的位置而使系统中的其他层不发生任何变化 .数值示例显示了刚性联接、滑移联接、完全脱层三种不同界面条件下双层各向异性复合结构中Lamb波的频散特征 。

GMM/弹性板/PZT层状复合结构的纵振磁电响应

利用Hamilton原理推导GMM/弹性板/PZT三层层状复合结构的运动方程,在推导中考虑层间胶层的作用,包括其剪切变形和纵向变形产生的效果;应用运动方程,根据层状复合结构的边界条件,推导复合结构的固有频率方程,并结合压磁和压电方程,得到层状复合结构在不同固有频率处的磁电响应.对比磁电响应的频率特性的理论值和实验值,频率误差在9.42%以内,磁电电压转化系数的理论值与实验值符合,并讨论了弹性板的尺寸变化对层状复合结构谐振频率的影响.

IPS-Empress2玻璃陶瓷复层结构亚临界裂纹扩展研究

目的:研究牙科美学陶瓷(IPS-Empress 2)的层状复合结构亚临界裂纹(以下简称SCG)扩展情况。方法:采用Weibull法分析由三点弯曲强度测量方法(3p)获得15个IPS-Empress 2的复层结构样本的弯曲强度数据和由循环疲劳测试(F)获得的15个IPS-Empress 2的复层结构样本循环疲劳断裂次数数据;通过帕里斯定律分析试件在Hertzian循环加载后的亚临界裂纹扩展情况,SCG行为通过裂纹扩展速度和应力强度因子(K1)的函数关系来描述。结果:通过Weibull法得到IPS-Empress 2的复层结构的Weibull模数为7.7。IPS-Empress 2复层结构在循环载荷下发生亚临界裂纹扩展后导致材料断裂,在应力强度因子K1为临界应力因子KIC的52%时发生裂纹传播。结论:牙科陶瓷层状复合结构循环载荷下存在亚临界裂纹扩展。

Magnetoelectric cylindrical layered composite structure with multi-resonance frequencies

A combined ME composite structure is made of several cylindrical layered composites in series or parallel connection.Due to the cylindrical structure,the combined structure does not need more space.The characteristics of multi-resonance frequencies have been studied.Each resonance frequency of the structure can be adjusted by changing the cylinder diameter of the corresponding cylindrical layered composites.The number of resonance frequencies increases as the number of cylindrical layered composites increases.The multi-resonance frequencies behavior makes these cylindrical layered composite structures suitable for applications in multifuctional devices with multi-frequencies operation.