A novel surrogate modeling strategy of the mechanical properties of 3D braided composites

In this paper, a surrogate-based modeling methodology is developed and presented to predict the elastic properties of three dimensional (3D) four-directional braided composites. Using this approach, the prediction process becomes feasible with only a limited number of training points. The surrogate models constructed using Finite Element (FE) method and Diffuse Approximation, reduce the computational time and cost for preparing experimental samples. In the FE model, multiscale method is applied to couple the computations of elastic properties at microscale and mesoscale. Subsequently, a parametric study is performed to analyze the effects of the three design parameters on the elastic properties. Satisfactory results are obtained via the surrogate-based modeling predictions, which are compared with the experimental measurements. Moreover, the predictions obtained from surrogate models concur well with the FE predictions. This study orients a new direction for predicting the mechanical properties based on surrogate models which can effectively reduce the sample preparation cost and computational efforts.     

Effects of process parameters on mechanical properties of abrasive-assisted electroformed nickel

A cathode mandrel with translational and rotational motion, which was supposed to obtain uniform friction effect on surface, was employed in abrasive-assisted electroforming for revolving parts with complex profile. The effects of current density, translational speed and rotational speed on the deposit properties were studied by orthogonal test. The tensile strength, elongation and micro hardness value were measured to find out how the factors affected the properties. The optimized results show that changes of current density affect the tensile strength of nickel layer most, while translational speed has the most remarkable influences on both elonga-tion and micro hardness. The low rotational speed affects the properties least. In this experiment, a smooth nickel layer with tensile strength 581 MPa, elongation 17%and micro hardness 248HV is obtained by the orthogonal test.     

热处理对FeCo-2V-0.5Cr软磁合金力学与磁学性能的影响

针对FeCo-2V-0.5Cr软磁合金,研究了真空热处理时间对其微观组织结构、力学与磁学性能的影响规律,发现在800℃下热处理时间为2h左右时,合金的抗拉强度和延伸率达到最佳,同时仍保持良好的软磁性能,抗拉强度、延伸率以及矫顽力分别为867.8MPa、10.4%以及2.0Oe。进一步对该合金进行附加磁场下的真空热处理,重点研究了合金的交流损耗与矫顽力随附加磁场方式包括磁场撤除温度与磁场下保温时间的变化规律,发现适当的磁场热处理对合金相关力学性能影响不大,但由于合金中产生了单轴各向异性而使合金矫顽力进一步降至1.6Oe。     

热处理对砂型铸造Mg-Gd-Y合金微观组织和力学性能的影响

通过金相观察(OM)、扫描电镜(SEM)以及拉伸测试系统地表征和研究了热处理对砂型铸造Mg-Gd-Y合金微观组织和力学性能的影响。研究表明:固溶态GW94、GW74、GW44合金主要由α-Mg过饱和固溶体、铸态残留相Mg5(Gd,Y)以及固溶过程形成的方块相组成。随着Gd含量的增加,固溶态Mg-Gd-Y合金中方块相的体积分数不断增加;在同一时效温度下,合金达到时效峰值的时效时间缩短;室温下拉伸的固溶态、时效峰值态合金以及200和250℃下拉伸的时效峰值态合金的抗拉强度和屈服强度不断提高(固溶态合金屈服强度先降低后升高),但是伸长率却是不断降低。时效峰值态GW94合金表现出优越的力学性能,室温时其抗拉强度和屈服强度分别为300、247 MPa,而伸长率仅为0.9%;200和250℃拉伸时,时效峰值态GW94合金抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为329、234 MPa和2.6%以及312、233 MPa和2.7%。时效峰值态GW94、GW74合金出现抗拉强度随温度升高而升高的反常力学行为。     

基于OpenFOAM的真实流体模型库及均相求解器开发

为了正确认识高压环境下的流体非理想性特征,及其对于低温射流喷雾过程的影响作用,将多种不同真实流体模型写入到开源CFD程序OpenFOAM仿真平台中,编译形成具有广泛通用性的真实流体热物理模型库;并将高压下真实流体特征的影响引入到压力修正算法中;开发出适用于描述超临界环境下低温流体流动过程的均相求解器。对高压下流体热物理性质的非理想性,以及超临界环境下的低温液氮射流喷注过程进行研究。结果表明:高压下的真实流体效应主要体现在低温区域,本文所建立的模型库可以在任意热力学状态范围内正确预测流体热物性;基于此模型库所开发的均相求解器可正确预测超临界环境下低温射流的详细流动特征和结构,而理想气体模型则会大幅低估射流核心区密度分布,中心线上误差高达68.9%;综合考虑计算精度和效率,PR EoS及相关模型更适合于这类超临界流动问题的求解;低温射流跨临界喷注中局部区域所发生的虚假沸腾现象会导致射流温升速率降低、体积膨胀速率加快;射流核心区压缩因子明显1,在数值仿真时必须考虑高压环境下的真实流体效应。     

含硅芳炔树脂改性氰酸酯树脂的性能

将双酚E型氰酸酯(BEDCy)与含硅芳炔树脂(PSA)用溶液共混的方法制备了共混树脂(BEDCy/PSA);通过DSC和原位红外研究了共混树脂的固化反应,使用TGA和DMA表征了树脂的耐热性能;还考察了共混树脂的介电性能和力学性能.结果表明,PSA树脂能够降低BEDCy树脂的固化温度;随着PSA树脂的添加,氮气和空气氛...     

纤维复合材料刚度设计的力学原理及其应用

针对航空用纤维复合材料,基于纤维与基体的协调变形规律和材料应变能密度的计算,导出了纤维复合材料的刚度表达式,研究了刚度矩阵的基本力学特性,给出了复合材料刚度矩阵元素与基体材料的刚度、纤维束的刚度及铺设方向的关系,提供了平面铺层和三维取向纤维复合材料的基本刚度设计公式和设计方法。最后给出工程应用设计方法的几个具体例子,并与其他理论和实验结果进行了对比。研究结果表明,在考虑材料制备工艺缺陷造成的刚度折减后,本文提出的设计公式及方法可应用于纤维复合材料的优化设计。     

开孔Voronoi泡沫支柱形状变化对力学性能的影响

针对开孔泡沫材料提出了新的支柱形状控制方程,并在Voronoi随机泡沫模型基础上,研究了支柱形状变化对其各向同性弹性性能、非线性压缩和拉伸力学行为的影响;讨论了支柱细腰程度和模型随机度共同作用的影响效果,并比较了两种因素作用效果的大小.结果表明,支柱细腰程度的增大明显降低了泡沫材料的弹性模量和无量纲应力.同时,支柱细腰程度对泡沫力学性能的影响要大于模型随机度的影响,并随模型随机度的增加而增大.      

AZ91镁合金搅拌摩擦加工后的组织与性能

采用400rpm-100mm/min,800rpm-100mm/min,800rpm-200mm/min三种工艺参数对铸态AZ91镁合金进行搅拌摩擦加工(FSP)处理,并对合金加工前后的显微组织和拉伸性能及微观断裂机制进行分析。结果表明,经800rpm-100mm/min工艺FSP处理后,合金的显微组织明显细化,延伸率和抗拉强度显著提高,综合拉伸性能最好,且拉伸断口主要表现为韧性断裂的特征。这主要是由于在FSP过程中合金发生动态再结晶,使合金晶粒显著细化及粗大β相的溶解和破碎所致。     

热处理对Ti3Al/TC11双合金盘拉伸性能与组织的影响

研究了经真空电子束焊接+近等温锻造制备的Ti3Al/TC11双合金盘在不同热处理制度处理后的力学性能和显微组织.结果表明,采用梯度热处理的双合金盘的强度稍高;而塑性与变形量有关,当采用40%变形的塑性要高些.热处理制度对焊缝区显微组织有较大的影响.梯度热处理时,焊缝两侧合金的热影响区组织与焊缝中心过渡均匀、无突变,而采用一般热处理制度处理时组织则有明显的突变.热处理制度对双合金盘焊缝的相组成几乎没有什么影响,除了α1,α及β相外,还有新生成的O相,MoNb,Nb,Al及TiAl3相,它仅对组成焊缝的每一个相的含量有一定影响.