制孔分层损伤对CF/PEEK复合材料拉伸性能和表面应变分布的影响

目的研究钻削制孔表面分层损伤与拉伸载荷下开孔碳纤维增强聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料表面应变分布的相关性。方法通过对CF/PEEK复合材料层合板进行钻削制孔实验,分析不同进给速度对钻削温度、钻削轴向力、制孔出口表面分层和孔壁表面损伤的影响。采用数字图像相关技术(DIC)和力学实验相结合的方法,研究分层损伤程度对开孔CF/PEEK复合材料层合板拉伸性能和表面应变分布的影响。使用扫描电镜观测开孔试件的断裂形貌,分析开孔试件受拉伸载荷时的破坏模式。结果随着进给速度的增加,钻削温度降低,钻削轴向力提高,出口表面分层和孔壁损伤程度加剧。随着分层损伤程度的增加,层合板的拉伸强度呈现出降低的趋势,试件的拉伸强度从558.4 MPa降低到525.63 MPa,降低了5.87%。在中应力和高应力状态下,试件x方向的最大负应变随着分层损伤程度的增加而增加。在高应力状态下,试件y方向的最大正应变随着分层损伤程度的增加而增加。试件的断裂方式主要是基体开裂、分层和纤维撕裂,断口有纤维脱落和纤维拔出,垂直于载荷方向的纤维破坏模式为剥离破坏,与载荷方向一致的纤维破坏模式为拉伸破坏。结论钻削制孔表面分层损伤会降低开孔CF/PEEK复合材料的拉伸强度。不同分层损伤程度的开孔层合板表面应变分布表现出明显的差异性。

深基坑围护结构表面应变及中性点位置分析

依据哈尔滨至牡丹江客运专线出口明挖段基坑围护结构现场监测结果,结合平面杆系结构法对围护结构受力及变形进行分析。现场通过安置表面应变计和位移钉对基坑整体受力及变形进行监测。由于表面应变计是开挖完毕后立即安设,故开挖瞬时释放应变无法测出,进行第二阶段开挖时,通过提前安设的表面应变计分析围护结构的受力形式及确定中性点的位置,间接确定围护结构开挖过程中的受力特性。

适于高温压力管道表面应变监测的光纤光栅应变片技术研究

为监测高温压力管道表面应变的快速变化,在制作耐300℃高温光纤光栅基础上,设计了1种适于高温环境下压力管道表面应变检测的光纤布拉格光栅应变片,该光纤光栅应变片选用3只聚酰亚胺涂覆层光纤布拉格光栅和高温恒弹合金基底,经高温粘接工艺进行封装,适用于压力管道二维表面高温应变检测。采用等强度悬臂梁方法,对封装好的高温光纤光栅应变片进行了高温性能和应变性能实验测试,验证了高温光纤光栅应变片的工作性能,给出了高温管道光纤光栅应变片监测系统的技术方案。

利用CCD测量工件表面应变的研究

为了测量工件表面的应变,建立了弹性体表面微观形貌的数学建模,利用模型推导出切向应变与法向应变存在的线性关系,提出了面阵CCD测量工件表面的粗糙度的方法,利用推倒的关系达到测量工件应变的目的,为研制新型非接触光学应变测量仪提供了参考。通过实际系统测试表明,该测量方法是正确性的。

利用高精度激光干涉仪测量转动工件表面应变

通过对弹性固体表面的微观形貌进行建模,推导出切向应变与法向应变存在的线性关系,利用高精度激光表面粗糙度外差干涉仪对工件表面的法向应变进行测量,达到测量切向应变的目的,从而有助于新型非接触光学应变测量仪的研究。

用全息干涉法测量物体表面应变

提出了用全息干涉术测量物体表面应变的一种方法。首先由条纹失量理论计算空间应变场,然后应用投影交换关系来求解表面应变。据此测定了电木圆筒和地质结构模型的表面应变。介绍了条纹矢量理论、投影变换矩阵、表面应变计算公式及实验计算实例。结果表明,这种方法能实现对实验测试数据的快速处理,因而对于处理复杂形体表面的微小应变是方便而有效的。

基于LabVIEW光纤模斑测量构件表面应变的方法

提出利用多模光纤模斑测量构件表面应变的方法,分析测量原理,设计测量装置,介绍利用LabV IEW软件实现测量数据的采集、多项式拟合和应变值的计算,经实验得出测量结果,并进行了分析.结果表明:利用文中提出的方法能够实现对构件表面应变的检测,测量系统构成简单,工作可靠,具有良好的应用前景.

间隙与垫片补偿下复材-铝合金结构表面应变的研究

复合材料与铝合金装配时,由于制造与装配偏差,可能会产生装配间隙。当间隙过大时,需要利用垫片进行填补。建立复合材料与铝合金的连接模型,通过实验台模拟螺栓连接过程,利用3D-DIC方法测量表面位移场和应变场,分析变化规律。研究表明,在有间隙情况下,试样表面的应变主要受板的弯曲影响,且间隙越大,应变范围越广;使用垫片补偿间隙后,极大地减小了构件表面的应变幅值和范围,间隙越大,效果越好,且垫片材料的不同,效果也不一样,与可剥垫片相比,液体垫片更适合补偿。

Cu表面应变效应调控电催化CO二聚反应活性的第一性原理分子动力学模拟

实验和理论计算研究发现,随着Cu纳米颗粒逐渐变小,表面低配位数Cu原子所占比例逐渐增加.同时有理论研究表明,在Cu纳米颗粒中,Cu-Cu键的平均加权长度随着Cu团簇原子数的减少而变短,此时会体现出一定的应变效应,而该效应可以打破催化作用中的线性关系限制,从而使催化反应体现出不一样的性质.实验发现,Cu-Ag合金表面产生了压缩应变,并且提高了CO_(2)还原反应对多碳含羰基产物的选择性;并且,通过铂族和第一副族金属表面原子之间的相互作用可以调整二维金属纳米片的厚度来实现10%的可调表面应变,实现对析氧和析氢反应催化活性的调节.因此我们认为,应变效应对金属Cu催化剂用于电化学还原CO_(2)的反应活性也会存在相应影响.尽管有研究报道了晶格应变对Cu表面电化学CO_(2)还原反应的影响,但利用第一性原理分子动力学(AIMD)研究在电极-电解质界面处晶格应变效应对CO_(2)还原反应中C_(2)产物选择性的促进机制的报道仍然很少.由于Cu(100)表面对C_(2)产物的选择性明显高于其他表面,因此本文选取Cu(100)表面,结合自由能采样技术,固定C-C距离从4.0到1.4Å,每一个固定的C-C距离下都进行AIMD模拟,在显式水溶液模型中研究了应变效应对产生C_(2)物种的速率决定步骤,即CO二聚反应形成OCCO^(*)过程的影响.结果表明,随着Cu晶格从拉伸应变到压缩应变进行变化,CO二聚的自由能垒逐渐降低,表明CO二聚反应的活性增加.此外,当压缩应变达到一定程度时,Cu(100)表面会发生重构.研究还发现,某些不稳定的清洁重构表面具有更低的自由能势垒,但这些重构表面在有氧或一氧化碳分子吸附的情况下会变成最稳定的表面.对表面铜原子电荷的定量分析发现,自由能垒与OCCO中间体吸附位置附近的Cu原子上的电荷相关.当Cu(100)的表面结构在压缩应变下发生变化时,表面Cu原子的电子结构也随之变化,从而调节其电催化CO二聚反应的活性.综上,本文为晶格应变效应调控Cu表面电化学还原CO_(2)生成C_(2)物种的活性提供了理论支持,对后续开发高性能催化剂具有借鉴意义.

基于FBG表面应变仪的隧道监测系统

由于隧道使用期较长、环境恶劣,因此及时对隧道结构性能进行检测和诊断、对可能出现的灾害进行预测并评估其安全性已经成为隧道工程的必然要求。为此,在分析FBG传感器传感原理的基础上,将FBG表面应变仪用于隧道表面应变监测;同时在现场进行了FBG传感器与钢弦式传感器的对比试验。试验结果表明:FBG传感器具有很高的测试精度,长期稳定性好,信号传输距离远,是隧道长期监测的一种可靠而有效的手段。

改性双基推进剂药柱表面静动态应变测量方法

针对推进剂药柱材料线胀系数大、应变大,传统的电测技术测量其表面应变时'死片'率高的问题,该文采用近似将应变片植入推进剂装药的粘贴技术,建立了一种改进的测量改性双基推进剂药柱表面应变的电测法。应用该法测量了单孔推进剂药柱在静载荷和冲击载荷作用下的应变响应过程,分析了推进剂材料的延滞回复现象。结果表明:该方法可以准确地测量药柱的的静态、准静态及动态应变等粘弹性力学特征,适于固体火箭发动机推进剂药柱的结构完整性研究。

应变片栅长对混凝土表面静态应变测量结果的影响分析

针对混凝土表面应变测量设计了一组实验,选用3种不同栅长的应变片进行静态应变测量,分析了应变片栅长对测量结果的影响。对于混凝土这种材质不均匀且强度不等的材料,采用大栅长应变片测量其表面较大范围内的平均应变,能够更好的反映混凝土表面应变情况。

内燃机主轴承表面温度及应变测量试验研究

利用光纤传感原理和方法,研究了主轴承表面应变及温度测量系统的方案设计、光纤传感器的铺设及标定等关键问题,并以YC115四缸内燃机为例进行了测量试验。试验结果表明:采用光纤光栅传感测量方法能够在内燃机工作过程中实现主轴承表面应变及温度数据的同步采集,通过光纤传感器可以在内燃机工作过程中了解主轴承工作面上特定位置在不同时间点上的应变变化情况。

激光冲击E690高强钢表面应变预测模型的建立

利用ABAQUS有限元软件对激光冲击波加载E690高强钢表面应变及应力变化过程进行仿真,分析了在不同冲击波压力下塑性形变与应力云图的关系,建立了激光冲击E690高强钢表面应变预测模型,并设计试验验证了该模型的准确性。结果表明,激光冲击下E690高强钢的动态响应遵循Hugoniot弹性极限公式,激光脉冲诱导的冲击波在E690高强钢表面引起的塑性形变与其表面的残余压应力成正相关,试验结果与仿真结果具有较好的一致性。

预制裂隙类岩石试件表面变形场演化与裂隙扩展机理研究

我国东部矿区相继进入深部开采阶段,裂隙发育程度升高,开采扰动效应增强,围岩控制难度增大。为研究含裂隙岩石破坏机理,提高深部围岩控制效果,采用单轴抗压试验结合DIC技术研究了裂隙倾角对类岩石试件力学特性、表面变形场、裂隙扩展路径的影响。结果表明:预制裂隙与翼裂纹产生剪切互锁效应,含裂隙岩石应力-应变曲线呈双峰形态;裂隙倾角增大,岩石弹性模量和损伤程度升高,单轴抗压强度先降低后升高;确定了单轴抗压强度与裂隙倾角的定量关系,定义了含裂隙岩石破坏优势倾角,张开型裂隙优势倾角为45°;含裂隙岩石变形局部化现象始现于裂隙尖端,拉应力主导型启动应力为初始屈服强度的80%,剪应力主导型降至60%;变形集中带扩展路径与表面裂隙一致,应变值达到5.0%时,岩石变形由局部集中向裂隙发育阶段过渡;预制裂隙倾角为60°和75°时,岩石发生拉剪混合破坏,其他角度发生拉伸破坏;拉伸裂隙孕育时间长,两侧特征点水平位移曲线相互分离,剪切裂隙孕育时间短,两侧特征点纵向位移曲线相互分离;构建了预制裂隙类岩石试件GBM模型,岩石内部微裂纹以拉伸型为主,剪切型微裂纹随预制裂隙倾角增大呈先增多后减少趋势;DIC技术可预判岩石起裂位置、时间和裂隙扩展路径,为深部岩石破坏防控提供前兆信息。

人工林尾巨桉树木表面轴向生长应变

为评估人工林尾巨桉生长应力水平并揭示其变异情况,采用应变片法对其表面轴向生长应变进行了测试.研究表明,表面轴向生长应变为拉应变,活立木胸高处表面轴向生长应变平均值基本分布在650×10-6～1 100×10-6之间;生长应变的测试一般需要3 min左右,这时应力释放完毕,应变值达到稳定.尾巨桉两个家系间及树干两个方位(南、北向)间的表面轴向生长应变差异不显著,沿树高变化不明显.

土工三轴试验试样全表面变形测量的实现

应用基于亚像素角点识别的计算机图像处理技术,提出并实现了一种土工三轴试验试样全表面变形观测的图像测量方法。通过一台CMOS摄像机,借助放置于改制压力室中的平面反光镜,实现了对试样全表面变形的实时测量。在此基础上,对原始数据进行了畸变修正及像素当量归一化,并通过引入相邻时间间隔每个计算邻域内试样等向膨胀的计算假定,求得了试样全表面变形场。最后,以饱和砂土三轴排水剪切试验为例,探讨了全表面变形场在分析试样局部化变形中的应用。

北极Svalbard群岛Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面运动特征

以野外实测数据为基础,分析北极Svalbard群岛Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面运动特征。结果表明:(1)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面水平运动速度平均分别为2.14 m·a-1和6.28 m·a-1,变差系数平均分别为0.24和0.14,夏季水平运动速度略高于冬季,水平运动速度与其所处海拔高度具有多项式型关系,冰川主流线表面水平运动速度高于两侧,冰川两侧的表面水平运动速度不对称,Austre Lovénbreen冰川从源头至末端依次表现为运动的压缩区、拉伸区和压缩区;(2)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面垂直运动速度平均分别为0.76 m·a-1和0.90 m·a-1,两条冰川表面夏季垂直运动速度均大于冬季且夏季变差系数小,垂直运动速度与海拔高度具有一元线性相关性,表面物质平衡造成的高程变化对垂直运动速度的贡献率最大;(3)Austre Lovénbreen和Pedersenbreen冰川表面应变率分布表现为沿主流线方向逐渐减小然后负向增加,且其变差系数平均分别为0.19和0.15。

电阻应变式传感器在结构试验中的应用新技术

电阻应变测试是结构试验中应用最早且十分普及的测试技术之一,但是由于直接粘贴式工艺复杂,防潮密封技术措施困难,影响到其长期稳定性,不宜进行动态测试,为此我们试制了类似于国外三向动态力传感器,研发了可重复使用的工具式表面应变传感器,高灵敏度(S≥1000με/mm)位移传感器,砼内埋式应变和温度复合传感器,大六角高强螺栓和Φ15.24 mm预应力钢绞线用串芯压力传感器等,经过在有关试验项目中的应用,如在我校三向六自由度模拟地震振动台上的实际使用,取得了一定效果。

一种耐高温分布式光纤应变传感器的试验研究

为实现高温压力管道的长距离监测,设计了一种耐高温分布式光纤应变传感器。该传感器通过采用变刚度设计来增强与管道的协同变形能力,从而提高对高温压力管道的表面应变测试精度。采用拉伸台与加热台组合方式对该传感器的耐高温性能进行了测试,并采用等强度梁对其传感性能和安装工艺进行了研究。结果表明:该传感器具有良好的耐高温性能,可以承受300℃的高温;采取焊接与电焊+环氧树脂的安装方式均可以使传感器达到较好的测试效果,与理论计算值的结果相比,最大误差为1.66%。