复合材料界面裂纹尖端应变能释放率及模态混合度计算

为了准确预测复合材料层合板分层扩展及疲劳损伤,应用改进的虚裂纹闭合技术计算复合材料分层尖端处应变能释放率及模态混合度.首先介绍了改进的虚裂纹闭合技术,然后将其应用到重合网格法中,求得了分层尖端处总应变能释放率,并提取了各模态下的应变能释放率分量.最后利用某界面裂纹模型验证了该方法计算应变能释放率、模态混合度及提取应变能释放率分量的有效性.     

复合材料层板疲劳分层扩展研究

为了分析复合材料层板疲劳分层扩展行为,基于Abaqus有限元分析平台,建立分层扩展复合材料层板有限元分析模型。选用基于能量释放率的分层扩展判据,结合剩余强度模型弱化材料性能,引入VUMAT用户子程序实现模型疲劳损伤失效的判断及材料刚度性能的折减,模拟含分层复合材料层板在疲劳压缩载荷作用下的分层扩展行为。结果表明:分层长度随着疲劳载荷地施加不断增大,但扩展速率逐渐减小,最终分层长度达到稳定值,与实验结果吻合良好。     

以溶解称量法研究包膜控释尿素的氮素释放规律

研究和应用控释肥料在实现高产、高效、环保的现代农业方面意义重大。制备了桐油包膜控释尿素,以溶解称量法测定和分析了包膜控释尿素的氮素释放规律,着重讨论了控释包膜材料组成对控释尿素氮素释放规律和控释性能的影响。结果表明,所制备的包膜尿素控释性能优良,达到日本等国控释肥标准。随着样品中桐油和滑石粉的含量增加,控释尿素的初期溶出率减小,微分溶出率下降。提高增塑剂、或活性剂、或疏水剂的比例,控释尿素的初期溶出率降低,微分溶出率会升高。催化剂对样品养分释放速率的影响比较复杂。     

子母弹抛壳过程非定常流动的数值模拟

利用弹簧近似和网格重构相结合的非结构动网格技术,耦合求解Euler方程及弹道方程,模拟飞行在46千米高空、0°攻角、马赫数6.5、壳片分离初速分别为6m/s,12m/s、壳片分离角速度分别为0°/s,50°/s,150°/s的子母弹抛壳动态过程。研究表明,抛壳初期,壳片与母弹周围形成复杂流动,在壳片内表面存在激波的生成、发展、减弱等非定常过程,导致壳片受到气动力随着分离距离增加表现为很强的非线性特征;壳片分离初始角速度对壳片姿态的影响不是线性的,尽管分离初始角速度增加到150°/s,由于转动惯量小、俯仰力矩大,壳片实际飞行姿态达不到设计要求,壳片攻角较小,气动阻力小,导致壳片伴随母弹较长时间飞行;增大分离初速是实现快速分离的有效措施。     

重合网格法在复合材料分层问题中的应用

使用重合网格法(S-FEM)分析了混合模态下CFRP层合板分层问题。首先将虚裂纹闭合技术集成到S-FEM程序中,求解了复合材料分层尖端处的应变能释放率。然后把重合网格法数值结果与基于梁理论的计算结果及实验数据进行了比较。结果表明,对于单方向及多方向CFRP复合材料层合板,重合网格法都能够得到更精确的数值,是一种有效的计算复合材料裂纹尖端应变能释放率的方法。     

稳态热载荷作用下热障涂层结构界面断裂研究

针对陶瓷层与黏结层构成的双层热障涂层结构存在单边界面裂纹的情况,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了稳态热载荷作用下结构的能量释放率,根据计算结果研究了单边界面裂纹的扩展行为.给定结构的温度边界条件求解得到稳定温度场,并以此作为结构的热载荷,计算能量释放率时采用随温度变化的材料参数.计算结果显示,在给定条件下,界面裂纹起裂后结构总的能量释放率大于界面断裂韧度,裂纹将进行失稳扩展;在裂纹扩展至接近自由端面时总能量释放率迅速减小并降到界面断裂韧度以下,裂纹不扩展.分析表明,处于高温稳态热载荷条件下的热障涂层系统,不会发生陶瓷层彻底剥落的失效现象.      

Efficient computation of energy release rates for delaminated beam structures

The often encountered problem of mode partitioning for delaminated, isotropic beam structures is addressed. For the sake of efficiency, solutions that do not require complex continuum solutions – in practise mostly obtained by the finite element method – are examined. Three approaches that meet the postulated efficiency are reviewed and compared. While one method fits consistently into the concept of linear-elastic fracture mechanics, the remaining two deduce mode partitioning hypotheses solely from kinematic quantities of beam theory. The results obtained through these hypotheses are then compared to continuum-based solutions. The latter are generated by the finite element method and are validated by analytical solutions as applicable. Furthermore, mode partitioning solutions for beams, loaded in transverse shear, are given with excellent accuracy. Finally, the conditions for which the different methods comply with or substantially deviate from each other are discussed.     

航空用燃气发生器和高温放气阀的设计原则及试验

分析了燃气发生器和高温放气阀的作用及必要性,阐述了两者的设计思路,提出了有关的设计原则,并根据该原则设计研制出了满足技术指标的燃气发生器和高温放气阀.对两者进行一系列试验,验证了设计原则的正确性.结果表明:燃气发生器在最小空气流量为0.025kg/s,最高燃气工作温度为950℃,燃气温度波动范围为±10℃,实现稳定工作;高温放气阀在1200℃时能实现不漏气、灵活可靠的工作.上述技术指标均高于我国目前地面上使用的、车用的同类试验设备.利用该两项试验设备,可准确、完整地得到涡轮增压器特性,为实现航空活塞发动机的优良高空性能提供了依据.      

某型火工解锁装置降冲击设计与试验验证

某型火工解锁装置主要用于星上大型载荷的连接和分离,针对其解锁冲击大的情况开展了降冲击理论研究,完成了基于蜂窝缓冲原理的降冲击改进设计。试验验证表明,改进前后的冲击峰值由大于11 000g降低到1500g以下,降冲击设计效果明显。     

含非线性特性的卫星压紧释放机构动力学研究

针对卫星新型压紧释放机构的局部非线性特性,建立局部非线性结构模型,通过模拟加载得到局部非线性结构的力-位移曲线,根据实际结构的工作情况定义结构等效刚度载荷和位移限制的选取原则,并求解结构等效刚度取值区间,最后针对天线动力学特性开展区间不确定性分析.分析结果与试验结果能够很好地吻合,天线基频误差在10％以内,满足工程应用...