SiC/Al2O3纳米复合材料压痕周围残余应力的压谱特性研究

提出了用拉曼显微镜测试 Si C/ Al2 O3纳米复合材料表层 V氏压痕周围残余应力的新方法。试验结果表明 ,其荧光光谱 R曲线峰频率随离压痕中心的距离大小而变化 ,压头施加在材料上的载荷的大小 ,严重影响 R曲线频率的变化。文中假定应力张量横向各向同性 ,并以加压之前材料的荧光光谱作为基值 ,确定压痕周围的残余应力。最后 ,采用等静应力解释并比较了压痕周围残余应力与压痕载荷、离压痕中心距离之间的关系。     

一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法

提出了一种针对铆接结构进行疲劳寿命评估的新方法。首先,运用弹塑性理论模型求解出铆接造成的铆钉孔周边的残余应力。然后,通过三维弹塑性、接触非线性有限元分析(Finite element method,FEM),计算出载荷传递引起的铆钉孔周围的应力分布。将这两个应力场进行叠加,并将沿径向距离疲劳危险部位应力最大处特定距离的点的应力,对照相关材料的光滑试件S-N曲线进行插值,得到疲劳寿命的评估结果。新方法与应力严重系数法(Stress severity factor,SSF)法进行了对比,并通过试验验证了该方法的可行性和准确性。     

304/Q345R复合板焊接温度场和应力场的数值模拟研究

基于三维数值模拟软件Visual—weld,建立数值模拟的材料属性、热源模型、数值模型、熔池参数,对304/Q345R复合板的焊接温度场和应力场进行了数值模拟。通过X射线衍射法、盲孔法试验对数值模拟的应力值进行验证。结果表明:最大纵向残余应力值要高于最大横向残余应力值;复层最大拉应力值出现在焊接热影响区,而基层侧的最大拉应力值出现在焊缝中心处,模拟结果与试验结果吻合良好。     

开孔变刚度层合板压缩屈曲性能研究

针对开孔变刚度层合板,建立3种尺寸的层合板有限元模型,采用了线性屈曲、引入残余热应力的线性屈曲和引入初始缺陷的非线性屈曲的3种分析方法,研究了开孔层合板在压缩条件下的屈曲行为,并通过自动铺丝制造层合板进行试验对比,对3种方法的合理性进行了分析。结果表明,引入残余热应力的线性屈曲分析方法与试验结果最吻合,两者仅相差0.63%。基于该方法,讨论开孔层合板残余热应力分布特点和应力水平,得出了开孔层合板的应力分布云图和应力分布规律,计算出残余热应力对开孔复合材料层合的屈曲影响。结果表明,残余热应力对传统直线开孔层合板的屈曲载荷影响很小,仅提高了3.57%,但大大提高了变刚度开孔层合板的屈曲载荷,最多可达23.40%。说明纤维曲线铺放可以改变内部残余热应力的分布,提高整个开孔层合板承载压缩载荷的能力。     

冷挤压孔的有限元分析研究(英文)

带切缝衬套的冷挤压强化技术由于引入了残余应力，可以显著提高飞机紧固件孔的疲劳寿命。本文针对目前的研究冷挤压孔边残余应力，大都采用基于厚壁圆筒的轴对称小变形、平面应力状态、孔边受力为均布载荷等假设所带来的不足，提出了采用三维分析模型，并考虑衬套对孔边受力的影响、试件在孔轴线方向上的应力差异等因素，研究了带衬套挤压件在加载、卸载及疲劳拉伸载荷状态下的应力分布，并与无衬套挤压时的状态进行比较，从机理上揭示了带衬套挤压在改善试件抗疲劳性能方面的优势。     

动静态载荷下光纤光栅传感器敏感特性研究

针对航空航天领域板结构动静态载荷监测需求,研究了基于铝合金板结构的光纤光栅（Fiber Bragg grating,FBG）传感器感知特性。从静载监测角度,得到光纤光栅传感器中心波长偏移量与加载距离、载荷大小和加载角度的对应关系。从动载监测角度,分别得到在不同加载距离和不同加载夹角的载荷作用下,光栅中心波长最大峰值幅度和基于小波包分解的能量谱特征随冲击载荷属性变化的响应特性。研究表明在动静态载荷作用下,光纤光栅传感器中心波长偏移量随加载载荷的增大而呈现良好的单调递增关系。此外,光纤光栅传感器还具有较好的载荷 方向敏感特性,传感器响应灵敏度随着加载夹角增大而逐渐提高。这些特性能够为进一步开展基于光纤光栅传感器的板结构动静态载荷辨识与损伤监测提供有益帮助。     

梯度功能材料层梁受机械/热载作用的结构特性分析

本文建立了梯度功能材料层梁模型，采用分层剪切理论对梯度功能材料悬臂梁进行了分析。取材料为各向异性，材料参数沿梯度方向变化，利用界面连续条件，边界条件，得出了结构的变形与应力。结果表明，载荷分布对结构中的应力数值有很大的影响，存在优化的梯度系数使得结构具有最大的承载能力。     

纳米压痕试验中圆柱形压头尺寸效应

针对薄膜材料在纳米压痕试验时出现的压痕尺寸效应,运用准连续介质法模拟单晶铝膜纳米压痕试验初始塑性变形过程。分析了不同直径的刚性圆柱形压头分别压入同一深度时弹性和塑性变形特点,并获得了相应的载荷—压深曲线。基于Oliver-Pharr法,预测了纳米硬度值和弹性模量。研究数据表明:纳米硬度值随着压头直径的增加而减小,呈现出明显的压头尺寸效应;当压头直径达到或超过80时纳米硬度值趋于稳定值,即压头尺寸效应消失。同时表明弹性模量不存在尺寸效应。表明材料的弹性模量本质上仅依赖原子间的结合能,而和压头尺寸基本无关。     

拉压、扭转载荷下铸铝合金的亿周疲劳性能研究

应用超声疲劳试验机对铸铝合金2-AS5U3G-Y35在扭转和拉压循环载荷下进行了超高周疲劳性能测试.介绍了超声扭转疲劳试验装置的设计.应用35 Hz常规疲劳试验机和20 kHz的超声疲劳试验机完成应力比R=-1的拉压、扭转疲劳试验,进而研究不同载荷条件、加载频率对铸铝合金超高周疲劳性能的影响.S-N曲线显示,铝合金在105～1010疲劳周次间仍发生疲劳断裂,不存在疲劳极限.断口分析表明,在超高周循环拉压载荷下,疲劳裂纹常萌生于试样次表面材料内部缩孔.与循环拉压载荷下的疲劳断裂机理不同,在循环扭转载荷下疲劳裂纹主要萌生于试样表面,疲劳断裂面为一种典型的沿试样轴向45°的螺旋面,即沿最大主应力平面断裂.扭转疲劳断面清晰的剪切条带表明扭转疲劳断裂实质上是剪切断裂.     

随机循环载荷下某硬铝合金的疲劳可靠性分析

根据P－S－N曲线族方程，求出了在可靠度为P时的材料常数，并由疲劳寿命分布推导出疲劳强度分布，最后采用一维动态应力-强度干涉模型，研究了在随机循环载荷作用下的某硬铝合金的疲劳可靠性。     

疲劳S-N曲线预测的三维断裂力学方法

根据旋转弯典圆棒疲劳断口分析,给出了裂纹几何参量及应用强度因子随裂纹扩展的变化规律,采用考虑三维应力约束效应的断裂力学理论及常幅载荷下材料的疲劳裂纹扩展da/dN-ΔK曲线,得到了独立于试件几何形状和应力比的材料da/dN-ΔKeff基准数据,结合断口分析所得的应力强度因子以及材料da/dN-Δkeff数据,以三种旋转弯曲圆棒S－N（应力－疲劳寿命）曲线进行了预测,结果表明,本文预测的疲劳S－N曲线和试验的结果较为吻合,本文的S－N曲线断裂力学预测方法对确定结构全寿命具有实际指导意义,同时也揭示了发展疲劳断裂统一理论的可行性。     

电子设备封装残余应力分析及测量技术

采用有限元方法对陶瓷-金属钎焊封装管壳的残余应力进行仿真计算,并采用拉曼光谱方法和X射线方法对其残余应力进行测量,计算和试验吻合较好。通过仿真分析和测量手段,形成了一套较为完备的电子设备封装残余应力分析及测量技术,对管壳封装结构的可靠性评估和优化设计具有重要的指导意义。     

舰载机偏中心定位弹射起飞动力学分析

考虑起落架缓冲和轮胎弹性,建立了六自由度偏中心定位弹射起飞数学模型,研究了偏中心定位弹射起飞过程中飞机姿态的变化,分析了不同初始偏心距离对起落架载荷的影响.结果表明:初始偏心距离对弹射过程中飞机的俯仰运动影响较小,而对滚转和偏航运动影响较大;相对于滚转运动,偏航运动有更明显的衰减趋势;滚转运动导致两侧主起落架载荷差异随初始偏心距离的增大而增大.     

切割法测取螺旋弹簧的残余应力

通常用实验方法测定园柱螺旋弹簧残余应力。本文提出了切割法对比测试技术，为确定高应力、高疲劳强度的弹簧制造工艺提供了依据。     

TC-4钦合金高压气瓶表面残余应力的测量结果及初步分析

本文用x射线应力仪测量了几个气瓶典型截面的表面残余应力分布,并对测量结果作了简单的分析和统计。结果表明,TC-4钛合金高压气瓶表面残余应力的最大值是在焊缝中心或熔合线附近,其数值约为0.34σ_(0.2).横向(垂直焊缝方向)残余应力最大值一般比纵向(平行焊缝方向)的数值低。试验结果还表明,淬火后的时效处理能明显地减小表面残余应力的绝对值,并能使焊缝附近各部分的表面残余应力均匀化。     

飞机座舱有机玻璃结构疲劳寿命估算的局部应力法

基于飞机座舱有机玻璃为脆性材料的特性，提出估算飞机座舱有机玻璃结构件疲劳寿命的局部应力法。它以缺口件韧带上距离缺口根部d处的局部应力为参数，对照光滑试验件的S-N曲线，利用线性累积损伤理论，可以较好地预测结构件的疲劳寿命。对飞机座舱有机玻璃YB3的三种结构件进行了疲劳试验和寿命分析，结果表明：寿命估算结果与试验结果吻合较好。     

估算YB-3有机玻璃蠕变疲劳寿命的时间寿命分数法

由蠕变试验得到有机玻璃YB-3在不同应力水平下的断裂时间和蠕变柔量,应用粘弹性模型将蠕变柔量转换得到不同频率下的动态柔量.根据动态柔量和不同频率的疲劳试验结果,拟舍得到了YB-3有机玻璃的△ε-N曲线,形成了有机玻璃的蠕变疲劳寿命估算的时间寿命分数法.进行了不同频率下YB-3有机玻璃在拉一拉载荷下蠕变疲劳寿命的估算,计算结果与试验结果吻合.     

Stewart六维力/力矩传感器弹性体的设计分析

分析了六维力／力矩传感器弹性体结构;提出了基于Stewart平台的球形连接分体式弹性体的设计方案;对Stewart平台的六维力弹性体结构进行建模,用有限元方法做单维力和力矩的加载求解;经数值分析得到应力与应变的分布,从而求解出最大受力分布点,经线性变化得到输出与载荷之间的传递矩阵,并求解出六维力大小;调整上下平台夹角α,β,半径R1,R2及杆长L等参数,对传感器结构参数进行设计,列出设计数据表为Stewart六维力传感器结构参数的设计提供了参考依据。     

小孔法测量非均匀残余应力的数据处理与误差分析

讨论了逐层钻孔法测量非均匀残余应力的释放应变处理和测量误差对残余应力计算精度的影响。利用转换应力、转换应变，可方便地计算残余应力值。受小孔法本身缺陷的限制，计算所得残余应力误差随孔深增加而加大，测量深度约为应变片平均半径的一半。     

基于准连续介质力学法预测单晶铜的纳米硬度

采用准连续介质力学的数值方法,模拟了单晶铜纳米压痕试验中的初始塑性变形过程,获得了压头在不同压深时的载荷-压深的加载和卸载曲线,然后根据Oliver-Pharr方法计算出压头在不同压深时单晶铜的接触刚度、纳米硬度,并将获得的计算结果与相关文献的试验结果相比较。研究发现:单晶铜的接触刚度-位移曲线呈线性关系,纳米硬度-位移曲线存在尺寸效应现象,计算获得的纳米硬度值为0.755±0.027Gpa,这些结果与文献中实验获得的结果非常吻合,表明使用该方法预测材料纳米硬度是非常有效、正确和可行的。