铜铬系合金研究和发展现状

铜及铜合金材料广泛应用于电子信息、电气控制、电力传输及轨道交通等领域,随着科技进步和社会发展,对高强度、高导电同时兼备耐热、耐蚀、抗应力松弛等高性能铜合金材料的需求十分迫切。目前,铜铬系合金被认为是综合性能最优异的铜合金之一。本文简要回顾了铜铬系合金的发展历史,总结了其应用现状,重点探讨了稀土元素以及Hf,Ag,Ti,In,Mg,Zr和Sn的添加对铜铬系合金组织及性能的影响规律,并按照单一元素添加、复合元素添加、稀土元素添加的方式,分别讨论了稀土元素以及Ti,Mg,Mg与Si,Ni与Si等对铜铬锆合金组织和性能的影响。通过对文献的整理发现,微量合金元素的添加可明显改善铜铬合金强度与导电匹配性,并提高合金抗软化温度。此外,添加多元微量元素对性能的提升要优于单一元素,若匹配以合适的变形加工和热处理工艺,更易获得理想材料。今后,可以在铜铬锆合金基础上添加稀土元素,找到适宜的添加量以达到在最大化提高强度与抗软化温度的同时最小化影响其导电率。

注浆微型钢管桩抗弯性能研究

为探讨注浆微型钢管桩的抗弯性能,对不同钢管管径、壁厚以及砂浆强度的12根试件,采用正交试验方案进行纯弯曲试验,基于试验结果提出极限抗弯承载力表达式,并采用有限元软件ANSYS建立模型进行验证。结果表明:注浆微型钢管桩的弯曲全过程可分为3个阶段,即,弹性阶段、弹塑性阶段和强化阶段;对注浆微型钢管极限荷载敏感性大小为,钢管管径>钢管壁厚>砂浆强度等级;不同规程计算的极限抗弯承载力与试验差异较大,本研究所提出的注浆微型钢管桩极限抗弯承载力表达式与试验结果吻合较好,钢管的抗弯承载力约占注浆微型钢管桩总抗弯承载力的78%,管内砂浆约占22%;有限元模拟结果显示,管内砂浆对微型钢管桩的抗弯性能有较大的提升,验证了所提出的注浆微型钢管桩抗弯承载力表达式的正确性。

边坡稳定性强度折减颗粒离散元法分析的细观参数标定策略

根据岩土体力学指标标定颗粒细观参数是应用颗粒离散元解决岩土工程问题的一项基础工作。利用颗粒离散元法执行边坡稳定性强度折减法分析时,岩土体抗剪强度随折减系数变化不断调整,使用试算法标定颗粒细观参数效率严重不足。为解决此问题,采用国产颗粒离散元软件MatDEM,以颗粒细观参数为输入,以岩土体抗剪强度指标为输出,构建超定BP神经网络,开发双轴压缩数值模型并行试验技术,加速神经网络样本数据的获取过程,重复执行“逆向标定—精度检查—样本修正”以实现颗粒细观参数的逆向迭代修正标定。结果表明:该策略的精度明显优于直接以抗剪强度指标为输入、以颗粒细观参数为输出的欠定BP神经网络,标定的颗粒细观参数与抗剪强度目标高度匹配,数值试验结果与目标值相比误差可控制在不超过1%的范围内。采用澳大利亚计算机应用协会(ACADS)的均质土质边坡和堆石坝等两个边坡稳定性分析经典考题,以模型平均位移突变为极限状态判据执行强度折减法分析,检验该策略的应用效果。结果显示:该策略的标定能力可满足抗剪强度不断调整时颗粒细观参数重新设定的需要,安全系数计算结果与ACADS推荐解具有良好可比性。该策略可为MatDEM及其他颗粒离散元程序执行边坡稳定性强度折减法分析时颗粒细观参数标定提供可靠途径。

微观缩松对齿轮箱箱体疲劳强度的影响

微观缩松是铝合金齿轮箱箱体中常见的缺陷之一,对齿轮箱的安全服役带来不利的影响。基于三维代表体积单元法建立微观缩松有限元模型,研究微观缩松对铝合金材料弹性模量、屈服强度和疲劳强度的影响规律。通过显微分析测得箱体中一典型缩松缺陷的孔隙率,结合缩松缺陷区域的材料力学性能完成箱体的局部疲劳强度评估。结果表明:随着铝合金缩松区域孔隙率的增加,AlSi7Mg材料的等效弹性模量、屈服强度和疲劳强度都显著降低,当孔隙率为10%时,材料屈服强度由195.5 MPa下降至157.0 MPa,铝合金箱体的局部疲劳安全系数下降15.6%。

考虑裂纹闭合效应的岩石损伤力学模型及耗散能量分析

针对现有岩石损伤力学模型的局限性,考虑裂纹闭合效应,并引入统计损伤理论,同时提出分布参数确定的方法,建立新型岩石损伤力学模型。该模型更加符合岩石的变形破坏规律,还可以反映岩石的残余强度和延性特征,应用范围更广;与试验结果及前人成果对比,表明模型更为合理可行。不同围压下岩样的损伤变量演化曲线都遵循S型曲线,并可以依据S型曲线对岩石的变形破坏阶段进行划分。裂纹闭合系数(h)对损伤耗能率有较大影响,随着h的减小,损伤耗能率增大,当h达到一定值,岩石破坏阶段对应的损伤耗能率陡增。因此,岩石的变形破坏不仅与其应力状态有关,还与岩石的损伤演化积累以及裂纹闭合效应有关。

有限元方法在大高宽比微型齿轮强度分析中的应用

主要讨论了基于有限元方法计算大高宽比微型齿轮强度的方法。该方法从微型机械的实际应用出发 ,在建立微型齿轮三维实体造型的基础上 ,确定了计算所需的边界条件和网格划分 ,应用有限元分析软件对大高宽比微型齿轮的齿根弯曲强度进行分析 。

岩石压缩能量演化规律及非线性演化模型研究

为了研究岩石在不同围压作用下的压缩能量演化规律,采用MTS815.02试验机对阜新恒大煤矿砂岩进行不同围压下三轴压缩试验,通过能量法计算出不同条件下的弹性能变化曲线,分析不同围压作用下岩石压缩能量演化规律,以及在同一围压作用下弹性模量对弹性能变化规律的影响。基于广义虎克定律和能量守恒定律,并考虑弹性能与能量释放率的关系,引入微元强度的概念,建立一种新型的能量非线性演化模型。结果表明:随着围压增大,岩石的弹性能和总能量在峰值处的数值基本呈线性增大趋势,且常规三轴压缩时的能量远大于单轴压缩时的能量,说明围压可以有效提升岩石的储能能力;在峰前阶段,模型曲线与试验数据拟合程度较高,在峰后阶段,模型曲线也可以较好地描述弹性能与轴向应变之间的关系,模型曲线与试验曲线具有良好的拟合度。这表明该模型更加接近围岩实际的变形破坏演化规律,建立的模型可以较好地反映岩石弹性能-应变变化关系,且建立的模型中的参数都可以通过试验进行确定,引入的分布参数也具有明确的物理意义。模型曲线与峰后试验曲线虽然有较大的偏离,但该模型不仅能描述峰前阶段曲线变化规律,也对峰后曲线变化规律有所描述,弥补了原有能量模型不能描述峰后曲线变化规律的缺点。

微线段齿廓齿轮的弯曲强度分析

介绍了微线段齿轮的形成原理 ,建立了微线段齿轮有限元计算的力学模型 ,论证了计算中的奇点问题 ,并提出相应的解决方案。用正交试验法设计了一组算例并用有限元法进行计算 。

复合材料纤维与基体界面剪切强度的有限元分析

应用微脱粘法,可以实现单根纤维与基体界面的微脱粘,并测量到微脱粘力。本文采用单根纤维层套细观力学模型,依据最大应力失效判据。对微脱粘界面进行有限元分析,从而得出纤维与基体界面的剪切强度.

基于ANSYS/Workbench不同微织构刀具强度有限元分析（英文）

仿生摩擦学研究表明在刀具表面置入微织构纹理可以改善外圆车刀在切削时的摩擦状况,但是置入的微织构纹理会对刀具的结构强度产生一定的影响。针对微坑织构、凸包织构和条纹织构纹理进行了刀具的建模并利用ANSYS/Workbench对不同微织构纹理刀具进行有限元分析。结果表明:在微织构的深度、间距尺寸一致的情况下,微坑织构纹理对刀具的应力影响程度较大,条纹织构纹理的影响程度较小,3种织构纹理对刀具的变形影响相差不大,综合比较条纹织构对刀具强度影响较小。

小微企业发展的要素瓶颈及其突破

近几年来,缺资金、缺人才、缺土地等几乎是小微企业共同面临的要素瓶颈,这些瓶颈严重影响小微企业的发展后劲。小微企业面临要素瓶颈,既与企业自身有关,也与地方政府有关,还与制度环境有关。为了突破小微企业发展的要素瓶颈,就必须借助内强外联提升小微企业要素获取力,着力构建面向小微企业的要素保障体系,优化小微企业制度环境以实现公平竞争。

430铁素体不锈钢焊接接头的强度评定

测试并控制焊接接头局部强度,对改善焊接工艺、提高接头整体性能非常必要.提出一种双孔微剪切方法,以无损或低破坏待测体为前提,在被测材料区域两侧钻2个直径为6mm的孔,进行剪切试验.通过测试系统中的LabvIEW软件控制部分,输入加载过程中载荷传感器和位移传感器的传输信号,输出反映材料变形性能的加载响应曲线,通过转化获得屈服剪切应力和最大剪切应力.建立双孔微剪切试验的有限元模型,选择不同屈服应力和加工硬化指数的材料进行有限元模拟,拟合得到试验剪应力-应变曲线与材料强度参数的相关性,获得了材料强度的参数.并利用双孔微剪切试验,测定430铁素体不锈钢焊接接头上各微区的强度.

航天高强铝合金点焊工艺对焊点质量的细致影响

通过对航天高强铝合金点焊焊核的显微分析,得到了不同焊接参数(压力、电流)对焊核几何尺寸、晶粒大小的影响,获得了焊接参数与焊核显微组织的相关性,能够在焊接参数变化较小、特征信号没有明显变化的情况下观察到焊接参数对焊核质量的细致影响,为点焊过程的精量化控制的进一步研究打下了基础.采用有限元分析软件SYSWELD,对铝合金点焊过程进行了建模仿真.研究了不同电极力、点焊电流与焊点熔核半径等焊点特征量之间的关系及其规律性.

单纤维复合材料体系界面性能的实验研究与数值分析(英文)

针对微脱黏测试建立细观力学模型,通过模拟纤维从树脂微滴中的拔出过程评价炭纤维增强双马树脂基复合材料的界面性能。为了深入理解湿热环境对复合材料界面性能的影响,通过微脱黏方法测试不同湿热环境条件下炭纤维增强双马树脂基复合材料的界面剪切强度。结果表明,湿热老化会导致界面剪切强度下降,吸湿达到饱和后界面剪切强度也会趋于稳定。在实验的基础上,基于内聚力界面单元建立脱黏过程的数值模型以表征复合材料的界面特性,评价实验参数与界面特性的关系。微脱黏模型还为宏观力学性能的数值分析提供包括界面相在内的必要的实验参数。微脱黏测试的有限元分析表明刮刀夹持位置、热残余应力以及湿热条件均会对界面应力分布产生影响。

Ce对Al-15%Mg_2Si复合材料组织和性能的影响

为了研究Ce元素对Al-15%Mg_2Si复合材料微观组织和力学性能的影响,利用原位内生工艺制备了Al-15%Mg_2Si复合材料,并加入不同质量分数的Ce元素对复合材料进行细化变质.利用扫描电子显微镜进行微观组织观察,利用布氏硬度计和液压万能试验机进行力学性能测试.结果表明,添加Ce元素后Mg_2Si相以块状和粒状形态存在于Al基体中,随着Ce元素质量分数的增加,初生Mg_2Si相得到细化,其力学性能呈现先增大后减小的趋势.当Ce元素的质量分数为0.6%时,初生Mg_2Si相的细化效果最好,其力学性能最佳.

水泥基材孔径和微集料粒径与其抗压强度关系的有限元分析

根据连续介质力学的强度理论，应用有限元方法分析了孔径和微集料粒径对抗压强度的影响，用定量方法阐述了孔径与抗压强度关系和微集料粒径与抗压强度关系的力学机理．

泡沫铜压缩屈服强度有限元计算方法

以超声波辅助电沉积工艺制备得到的泡沫铜为研究对象,利用X射线显微计算机断层扫描(computed tomography,micro-CT)技术和数字图像处理技术,实现了对泡沫铜结构的三维重构,并通过有限元软件建立了与电沉积泡沫铜的真实三维结构相一致的有限元简化模型—十四面体三棱柱模型。基于十四面体三棱柱模型,开展了对泡沫铜压缩屈服强度的有限元计算方法研究,深入探讨了十四面体三棱柱单胞模型引起的应力分布变化,建立了屈服强度与孔隙率之间的定量关系。通过对模型进行主动设计,提出了力学性能更为优异的十四面体圆柱模型,为3D打印制备高性能泡沫金属提供了模型参考。

冻融循环作用下水泥土统计损伤模拟方法

季冻区公路水泥土路基在历年冻融循环作用下,常发生翻浆、冻胀现象威胁道路行驶安全。为了研究冻融循环作用下水泥土变形破坏全过程,根据弹性模量衰减规律定义冻融损伤变量,假设受荷损伤微元强度服从Weibull概率密度分布,得到受荷损伤变量,从水泥土受荷微单元和冻融微单元之间的关系出发,构建冻融、受荷总损伤变量。引入损伤修正因子,建立新的冻融循环作用下的水泥土统计损伤模型,基于试验成果和线性回归曲线拟合法,求取模型参数。开展不同冻融循环次数下的水泥土三轴压缩试验,分析损伤累积规律,利用所建模型辨识水泥土试验数据,证明所建模型的合理性和可行性。研究成果为冻融循环作用下水泥土力学行为模拟和季冻区公路路基设计、施工及养护提供一定参考。

仿真-物理联合研制试验在动量球产品设计中的应用

针对某微纳卫星新研制的三轴姿控动量球,采用仿真-物理联合研制试验方法分析和验证其力/位移加载策略、结构强度和性能.仿真结果表明:产品设计薄弱环节为锁紧机构与转子球接触面的外侧尖点处、锁紧机构远离接触面的一侧中间等.物理试验得到产品的1阶频率在206.9 Hz,与仿真结果基本一致;测得动量球力矩输出值约为0.02 N·m.根据物理试验结果提出产品设计改进建议.

基于双剪统一强度理论的煤岩损伤本构模型

【目的】通过建立一种分级加卸载本构模型,研究煤岩在高应力作用下的复杂应力-应变关系。【方法】假设煤岩的微元强度服从Weibull概率密度分布,结合双剪统一强度理论,创建煤岩损伤本构模型;利用煤岩试验结果对本构模型进行验证,对试验得到的应力-应变曲线进行拟合,得到参数的演化规律,并对这些参数进行敏感性分析。【结果】随着煤岩加卸载次数的增多,煤岩内部塑性变形逐渐累积,滞回环的面积不断增大;随着加卸载等级的提高,煤岩逐渐硬化,煤岩内部的损伤逐渐增多,煤岩脆性相应增强,煤岩微元强度有所减小,煤岩微元强度分布的集中程度有很大提高。【结论】本研究所建立的基于双剪统一强度理论的煤岩损伤本构模型能够较准确地表达煤岩在分级加卸载条件下的应力-应变关系,具有一定的理论和现实意义。