恒定载荷下纤维复合材料圆管失效分析

纤维复合材料圆管是某型设备中的关键部件,其损伤容限的确定是研制过程重点关注对象。为研究其在承受恒定载荷条件下的损伤特征,基于纤维增强的复合材料的基本失效模式(基体开裂、分层、纤维断裂及脱粘),结合纤维复合材料圆管的工作特点,采用目视法、金相法、敲击法、X射线显微观察法等,从多种角度对不同受载条件下的圆管内部形貌进行了观察与测试,以间接反映恒定载荷对圆管机械力学性能的影响。根据测试结果对圆管的失效过程进行了初步描述,确定了本圆管在恒定载荷下的失效原因为纤维与基体脱粘,并对工艺提出了改进建议。

恒定载荷作用下巷道围岩承载特性数值模拟研究

不同锚杆支护参数条件下,围岩形成的锚固承载体的承载性能不同。采用数值模拟软件,研究了围岩在支护后,锚杆支护参数与锚固复合承载体的关系。研究得出:随着支护密度的增大,围岩承载体强度逐渐增大、围岩两帮塑性区范围逐渐变小、垂直应力峰值逐渐由深部向浅部转移、围岩变形量小;随着锚杆长度的增加,应力峰值越靠近两帮、应力值也越大。但是锚杆长度达到一定值时,承载体强度的增长幅值逐渐减小;随着锚杆直径的增大,巷道的围岩变形量逐渐减小。研究为巷道围岩的控制提供了借鉴。

用恒定载荷替代法检定120t数字指示秤示值误差测量结果的不确定度评定

当被检数字指示秤最大秤量大于1t时，可使用其他恒定载荷来替代标准砝码，前提是至少具备1t标准砝码，或者是50％最大秤量的标准砝码。本文通过对120t电子汽车衡，用恒定载荷替代法检定的实例来评定示值误差测量结果的不确定度。

恒定大载荷划痕试验下紫铜的三维形貌及划痕硬度分析

采用圆锥形压头对紫铜进行划痕试验,并通过三维表面形貌仪获取划痕的三维形貌,研究正压力的变化对划痕沟槽所产生的影响.结果表明:正压力的增大,使得划痕宽度和深度均线性增加,当正压力较大时,位错墙的形成使划痕深度出现周期性的波动,同时压头划刻过程伴有划痕两侧和前端的材料堆积现象,前端堆积高度和厚度、两侧堆积高度和宽度随着正压力的增加而线性增大.通过"切削与塑性比"说明了压头对紫铜的刻划存在微犁耕和微切削两种变形机制,并且微切削机制在划刻过程中占主导地位.磨损率随着载荷增加而线性增大,但划痕硬度不随载荷的变化而改变,约为0.77 GPa.

发动机连杆在恒定振幅载荷下的应力疲劳分析

针对发动机连杆的应力疲劳(高周疲劳)形式,主要分析了其在恒定振幅载荷下的应力疲劳,运用ANSYS15.0有限元分析建立了三维有限元模型,并对其进行了定性和定量的评定,得到了发动机连杆在恒定载荷下的应力、应变云图以及安全系数,交替等效应力,疲劳敏感度曲线图等,为发动机连杆的优化设计提供了数据参考。

二级齿轮减速器高速级轴承动态特性分析

为探究减速器轴承在动载荷作用下的动态特性变化规律,以高速级轴承为研究对象,采用广义有限元法建立了计入轴柔性、齿轮与轴承时变刚度的二级齿轮传动系统动力学模型,求解并获得轴承动载荷。基于显示动力学法建立了轴承有限元模型,计算在动载荷作用下轴承外圈的应变时域历程,并通过试验验证仿真结果的正确性。最后分析了轴承在动载荷和恒定载荷下接触特性以及打滑特性的变化规律,结果表明:在动载荷作用下,动应力波动幅值增加且内圈运动轨迹呈不稳定态势;外圈动态接触力呈余弦分布形式且波动周期与动载荷保持一致;保持架和滚子的打滑率增加,滚子运动轨迹椭圆率减小且出现“滞后承载,提前退出”的承载形式。

FT011浮子流量计应力分析的载荷不利组合

FT011浮子流量计是AP1000回路中使用的一种水平安装的流量测量装置。由于管道走向不确定,流量计的安装方位也是随机的,从而造成流量计所承受的地震及接管载荷的作用方向也存在多种可能,所以,其应力分析需考虑各种安装方位,即需得到各种载荷的不利组合,才能使分析结果能包络流量计各种可能的安装位置。而指示器偏心载荷也将使载荷不利组合更复杂。根据流量计的结构特点,本文遵从先施加恒定载荷,后施加可变载荷的原则,可变载荷的施加以使应力作用效果同向累加为出发点,最终得到结构和螺栓的载荷不利组合。本文的多种不确定载荷的不利组合方法,可供核工程相关结构的力学分析参考借鉴。

含单裂隙岩体蠕变破裂裂纹扩展演化规律研究

岩体内部存在大量不同尺寸裂隙,形成不同结构形式的裂隙岩体,裂隙的存在会降低岩体的力学性能,对于岩体工程的整体稳定性具有很大的影响。本研究基于滑动翼裂纹模型对恒定载荷下含单裂隙岩体蠕变变形进行了理论推导和分析,基于MAPLE软件直观给出恒定载荷下裂隙角度、长度对蠕变变形的影响,采用连续-非连续数值分析软件GDEM,对预制单裂隙在不同倾角、不同长度情况下岩体的蠕变破裂裂纹扩展进行数值模拟。通过理论分析和数值模拟可以看出,岩体蠕变速率随着裂隙长度的增大而增大;随着裂隙角度的增加出现先增大后减小的趋势,其中裂隙倾角为30°时蠕变速率最大。含单裂隙岩体蠕变破裂裂纹扩展规律的研究可为岩体工程蠕变破裂规律研究及蠕变治理提供一定的理论依据和参考。

单晶锗脆塑转变纳米划痕实验研究

为控制单晶锗脆塑转变临界状态,基于公式对单晶锗脆塑转变时的临界载荷进行了预测,采用纳米压痕仪对单晶锗(110)晶面进行了变载荷纳米划痕实验和恒定载荷纳米划痕实验,分析得到单晶锗(110)晶面发生脆塑转变时的临界状态,并借助原子力显微镜(AFM)对实验表面进行扫描表征。结果表明,单晶锗(110)晶面在变载荷纳米划痕实验下发生脆塑转变的临界载荷和临界深度分别为41.4mN、623nm;单晶锗(110)晶面在恒定载荷纳米划痕实验下发生脆塑转变的临界载荷和临界深度分别为30~50mN、500~900nm,验证了变载荷纳米划痕实验结果的正确性。根据变载荷纳米划痕实验结果修正了单晶锗(110)晶面在固定实验参数下发生脆塑转变临界深度理论计算公式,为分析单晶锗微纳米尺度塑性域切削提供数据支持。

单晶锗微纳米尺度切削特性实验研究

采用纳米压痕仪对单晶锗进行变载荷纳米划痕实验和恒定载荷纳米划痕实验,分析不同划痕速度和不同载荷对单晶锗切削特性的影响规律;采用原子力显微镜对样品表面进行扫描观测,分析单晶锗微纳米尺度切削加工的材料去除机理。研究结果表明:划痕速度分别为10、20和50μm/s时,单晶锗(100)晶面脆塑转变临界切削力分别为10.2、12.1和9.8mN,呈现先增大后减少的规律;单晶锗(110)晶面脆塑转变临界切削力分别为9.5、7.7和6.9mN,呈现随着划痕速度的增大而减少的规律;单晶锗(111)晶面脆塑转变临界切削力分别为8.3、8.5和8.9mN,划痕速度的改变对于切削力的变化基本没有影响;当载荷分别为10、30和50mN时,单晶锗(110)晶面切削力分别为0.3、4.5和12.5mN。随着划痕速度的增大,单晶锗不同晶面切削特性表现出明显的各向异性;随着载荷的增大,单晶锗切削力也相应增大,切削力的波动范围也越来越大。本研究为分析单晶锗微纳米尺度塑性域切削提供理论基础和数据支持。

应变片疲劳特性的数值研究

为探究金属丝式电阻应变片的疲劳特性,采用有限元方法分析了应变片在非恒定振幅载荷作用下的应力分布及疲劳损伤特性。结果表明:敏感栅中间直线段应力分布较为均匀,从中间到两边应力逐渐减小;敏感栅弯环部位应力分布不均匀,应力最大位置出现在弯环与基底粘贴面处;敏感栅端环位置最容易发生损坏。

聚甲基丙烯酰亚胺泡沫压缩失效寿命预测及模型验证

聚甲基丙烯酸酰亚胺(PMI)泡沫因其性能优越,在航空航天领域广泛应用。本文主要针队PMI泡沫在弹筒适配器领域的功能特性开展研究,主要研究了其在常温条件下的压缩蠕变特性。依据使用工况及高分子材料的蠕变特性,采用“时间强化”模型设计实验,分别对密度为0.075 g/cm^(3)和0.110 g/cm^(3)的PMI泡沫进行了为期180天的常温压缩蠕变实验。通过对实验数据分析、拟合,预测了两种不同密度的PMI泡沫常温、1250 N条件下的压缩蠕变寿命,密度0.075 g/cm^(3)PMI泡沫压缩蠕变失效寿命约为11年;而密度0.110 g/cm^(3)PMI泡沫约为53年,同时对模型的可靠性进行了验证分析。

聚氨酯适配器本体泡沫在导弹系统中的寿命分析及预测

聚氨酯(PU)适配器本体泡沫作为导弹系统中的重要组成部分,长期受弹体的挤压。研究PU适配器本体泡沫满足全备弹周期储存条件不小于10年具有一定意义。文章主要研究了PU适配器本体泡沫的常温长期压缩蠕变性能。根据高分子材料的蠕变行为及使用工况,选用“时间强化模型”和自行设计的实验工装,分别对不同密度、加载应力的A型、B型和C型PU适配器本体泡沫进行了常温长期压缩蠕变实验。通过软件拟合出相应参数,分析并预测了3种PU适配器本体泡沫的压缩蠕变寿命。通过“时间强化模型”计算的理论蠕变量与实际蠕变量偏差率小于5%。说明蠕变模型有效,A型、B型和C型PU适配器本体泡沫满足使用寿命10年的要求,为高分子材料常温蠕变性能的研究和寿命预测提供思路。

金属圆管抗卷曲劈裂变形吸能特性研究

为研究小尺寸、高吸能比率的安全防护吸能元件及其吸能特性,试验对比研究了壁厚3mm与4mm、内径均为26mm的两种类型金属圆管在抗卷曲轴向劈裂过程中的变形及能量吸收特性,并采用能量法分析了其吸能原理。研究结果表明:试件劈裂吸能过程可分为"波动载荷"吸能阶段和"恒定载荷"吸能阶段,恒定载荷值达71.9~143.1kN,相应的恒定载荷吸能量达4.74~7.61kJ,劈裂作用全程吸能总量达到5.68~11.24kJ;试件轴向劈裂变形稳定,形成放射状"螺旋式"扩展管条或"非螺旋式"扩展管条;试件劈裂过程主要是通过扩径塑性变形、管壁撕裂、管条摩擦、管条塑性展平耗散能量;试件恒定载荷值及相应吸能量的试验结果与理论分析结果相符合。由此,抗卷曲条件下金属圆管劈裂过程可实现恒定载荷的高效吸能作用。