单向短纤维复合材料中热残余应力研究

基于单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维模型,利用轴对称弹塑性有限元分析方法,研究了该类复合材料中热残余应力的大小和分布情况以及各种微结构参数的变化对它的影响,同时还讨论了热残余应力的存在对基体与纤维之间应力传递的影响。研究表明,热应变的不匹配导致纤维受压、基体受拉,界面法向受压。热残余应力的存在降低了基体与纤维间的应力传递,不利于复合材料整体性能的提高。     

纤维长径比对单向短纤维复合材料力学行为的影响

在单向短纤维增强金属基复合材料的单纤维轴对称和单纤维三维细观力学模型的基础上,利用弹塑性有限元分析方法,研究该类复合材料中短纤维长径比的变化对材料整体力学行为的影响,研究主要考虑短纤维长径比的变化对复合材料的应力传递、弹性模量以及应力－应变关系曲线的影响。研究表明：在单向短纤维增量金属基复合材料中,短纤维的长径比应保持在一个最佳范围,高过一定值后增强作用几乎不再增加,过低又不能保证复合足够的力学性     

Al2O3／ZA—12复合材料的组织与性能

本文研究了用挤压铸造法制备Ａｌ２Ｏ３短纤维增ＺＡ－１２合金复合材料的组织和力学性能，对纤维体积分数和温度改变时，复合材料性能的变化规律作了较详细的分析。结果表明：用挤压铸造法可以成功地制备纤维分布较均匀、性能较好的Ａｌ２Ｏ３／ＺＡ－１２复合材料；随着纤维体积分数Ｖｆ的增大，复合材料室温下的硬度、弹性模量单调增大，但抗拉强度延伸率下降；复合材料抗拉强度随温度的下降幅度低于基体，高温下复合材料的抗料的     

纤维束复合材料在剪力作用下的力学性能

利用细观力学模型研究在剪力作用下复合材料的性质，以单纤维复合材料为基础，利用平面应变模型有限元法计算了3根束和4根束纤维增强复合材料的弹塑性应力－应变关系，对不同的细观结构的复合材料非线性性能进行了数值比较。     

δ—Al2O3f／Al合金基复合材料的强度研究

对挤压铸造法制得的δ－Ａｌ２Ｏ３ｆ／Ａｌ合金基复合材料，测量其短纤维地位向分布，导出了一个位向分布密度函数。在此基础上考虑在体抗拉强度高低和不同界面结合的影响，对复合材料的拉伸强度进行了预测，预测结果和实测值符合较好     

基于连续损伤力学的板材成形过程损伤分析

采用Hill二次正交异性屈服函数，考虑损伤是各向同性的，建立起正交异性的弹塑性损伤模型．对某类型IF钢板进行了单拉、胀形和平面应变的3种成形实验，并结合密度测定方法，得到3种成形方式下的一系列密度损伤值．最后，将理论计算预测的损伤随累积塑性应变变化曲线和实验数据进行了比较和分析，并讨论了应变增量比、材料厚向异性指数对应力状态函数的影响。     

r板状α-Al2O3制备过程中的影响因素：2007—06—27

以AlF3作为添加剂，采用醇盐水解法制备板状α-Al2O3粉体．通过XRD、SEM、TG研究了热处理温度、AlF3加入量、水热温度对产物晶相及板状形貌的影响．研究结果表明：AlF3可使α-Al2O3相在800℃至900℃之间形成；一定水热温度下，随AlF3加入量增大，α-Al2O3，的微观形貌是从不规则的板状多面体向规则的六角平板状发展；随水热温度升高，α-Al2O3微观形貌则由多面体结构向六角板状结构再到“蠕虫状”结构转变．     

钨合金基体相原位细观性能的测定

为研究钨合金材料基体相的细观本构关系,采用纳米压痕实验,测定了钨合金基体相微观硬度和平均弹性模量.由纳米压痕实验得到的载荷-位移关系,利用材料的弹塑性硬化模型,经有限元计算,得到了基体相细观屈服强度、硬化模量、弹塑性性能参数和应力-应变关系曲线.分析结果表明,合金成分及变形强化是影响钨合金强度和硬度的两个基本因素.钨合金基体相微观强度和硬度随变形量或钨含量增大而增大.     

Al2O3基陶瓷材料与硬质合金摩擦的应力分析

利用ANSYS有限元分析软件对5种Al2O3基陶瓷材料（纯Al2O3、Al2O3／TiC、Al2O3／（W,Ti）C、Al2O3／Ti（C,N）和Al2O3／SiCw）在MRH-3环块磨损试验机上与硬质合金摩擦进行模拟仿真,得到摩擦磨损过程中的应力及分布,并与室温下的磨损实验结果相比较,同时还探讨了不同添加剂的Al2O3基陶瓷的磨损机理．结果表明：不同成分的Al2O3基陶瓷材料在摩擦磨损过程中最大主应力位于摩擦副接触区中心,最大剪应力位于摩擦副接触区边缘;载荷对主应力和剪应力大小的影响比转速的影响大;在相同的摩擦条件下,受到合应力越大的陶瓷其磨损率越大;合应力越大的陶瓷磨损后陶瓷表面越容易产生微裂纹．5种Al2O3基陶瓷磨损率的大小为：Al2O3〉Al2O3／（W,Ti）C〉Al2O3／Ti（C,N）〉Al2O3／TiC〉Al2O3／SiCw．     

压实石灰黄土力学特性试验

通过对公路上广泛使用的灰土比为10％(重量比)、压实度为95％的压实石灰黄土进行三轴试验，测得了不同围压下压实石灰黄土的应力-应变曲线、体积变形曲线及侧向变形曲线，获得了压实石灰黄土的初始切线模量、初始切线体积模量、初始泊松比、峰值强度、峰值应变、残余强度和抗剪强度参数等力学指标。结果分析证明邓肯-张模型不适用于压实石灰黄土。可以使用改进的Saenz公式来表示其应力-应变关系。     

钢轨三维弹塑性滚动接触应力

用有限元法建立了钢轨三维弹塑性滚动接触计算模型，分析钢轨材料屈服强度对钢轨残余应力和应变的影响．模型中考虑了钢轨的几何形状和边界条件，通过在钢轨表面反复施加移动赫兹法向压力和切向力模拟车轮的反复滚动作用．结果表明：最大等效塑性应变和剪应变均发生在钢轨接触表面，此处易萌生裂纹；钢轨接触表面附近材料塑性变形流线趋势与现场观测到的裂纹方向一致；钢轨材料屈服强度越高，材料的累积塑性变形越小，钢轨的最大残余应力越接近于表面．     

Y2O3：Eu／PVP复合纳米纤维的制备和发光性质

采用静电纺丝技术与燃烧法相结合成功的制备了Y2O3：Eu／PVP复合纳米纤维．采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X-射线衍射（XRD）和荧光光谱等研究手段,对纤维的形貌、结构和发光性质进行了表征．结果表明：随着纤维中Y2O3：Eu纳米粒子含量的增加,纤维的直径分布变得不均匀;未嵌入PVP母体纤维内部、分散在纤维表面的Y2O3：Eu的纳米粒子逐渐增多．值得注意的是,在Y2O3：Eu含量较低（例如,Y2O3：Eu／PVP=0．05％）的Y2O3：Eu／PVP复合纤维样品中,纤维表面没有独立的Y2O3：Eu纳米粒子存在．将Y2O3：Eu含量为0．05％的Y2O3：Eu／PVP纤维进行煅烧处理后,得到Y2O3：Eu纳米粒子的一维排列图案,证实此纤维样品中的Y2O3：Eu纳米粒子完全嵌入PVP纤维母体内部．另外,Y2O3：Eu／PVP复合纳米纤维与Y2O3：Eu纳米粒子的发光性质对比研究结果表明,复合纤维中的Y2O3：Eu纳米颗粒的发光性质与PVP母体密切相关．     

陶瓷/金属功能梯度多层组合板的热弹性极限分析

对陶瓷／金属功能梯度多层组合板进行了稳态热传导分析及热弹性极限分析，导出了稳态温度分布场，极限状态热弹性应力分布的计算式，并在弹性极限状态下，得到了弹性极限温度．文中的结果是以ZrO2／Ti-6Al-4V陶瓷热障涂层为对象得到的，其模型和方法同样适用于各类金属陶瓷梯度涂层材料．     

高速公路隧道施工全过程三维弹塑性数值模拟

为了获得开挖过程中隧道结构体应力、应变和位移规律，以渝黔二期笔架山隧道北端洞口段实态建模，采用有限元程序对施工全过程进行了三维弹塑性数值模拟，并与现场实测数据进行了比较．研究结果表明，开挖对围岩影响较大的范围在开挖面四周5m以内，且上台阶开挖的影响大于下台阶开挖；围岩沉降和水平位移在开挖前已完成1／3；围岩塑性区位于开挖面前1．5m范围内，锚杆主要受本施工段上台阶开挖的影响．     

Al2O3基陶瓷基片的制备及其性能

以高纯的α-Al2O3为原料,以烧滑石、碳酸钙、高岭土的形式向其中加入MsO、CaO、SiO2等烧结助剂,采用凝胶注模工艺制备出Al2O3基陶瓷基片．实验结果表明：在烧结温度为1530℃时得到了密度为3．7g／cm^3致密烧结体,晶粒大小在3～5μzm;在20～1000℃范围内,样品的热扩散率为0．0668～0．0154cm^2／s,其大小随着温度的升高而降低;在1kHz～1MHz测试频率范围内,介电常数随频率的升高先降低,之后保持不变;介电损耗随频率的升高先减小,之后又增大．     

铝合金货车侧墙多道焊变形预测

基于热弹塑性有限元法,对铝合金货车侧墙多道焊焊接变形进行仿真预测,仿真中充分考虑了材料热物理属性的影响．基于实体一壳单元混合模型,建立了侧墙有限元网格模型,应用3D高斯双椭球热源模型实现了焊接过程温度场分析．从工程实际出发设计了四种焊接顺序,通过对四种焊序下仿真结果的对比分析,讨论了不同焊接顺序对铝合金货车侧墙焊接成形的影响,为研究大型铝合金薄板焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据．     

树脂基纳米涂层复合材料力学性能试验研究

用纳米划痕和纳米压痕试验对Al2O3短纤维增强环氧树脂复合材料基体涂覆纳米Al2O3涂层后的性能进行对比试验分析，研究涂层表面性能与涂层以及涂覆工艺的关系．环氧树脂固化的同时和固化后涂覆的涂层分别称为同时涂层和后期涂层．同时涂层和后期涂层使涂层的弹性模量从基体的1．0GPa分别提高到3．3～3．9MPa和2．1～4．0GPa；硬度从分别提高到700～1300MPa和400～600MPa．     

橡胶夹层/复合材料粘结界面应力应变研究

复合材料和橡胶粘结成一体的防振橡胶在机械栽荷的作用下，经常发生因粘接界面破坏而导致的结构失效。用Ⅰ型加载下的双悬臂夹层梁试样，借助有限元对橡胶夹层／复合材料粘接界面的破坏进行研究，指出了橡胶夹层厚度变化以及界面裂纹长度发生改变时，橡胶／复合材料粘接界面裂纹前沿的应力和载荷作用方向上的应变的变化，及其临界断裂条件。     

Ce0．5 Zr0．5 O2纳米多孔纤维的制备及其氧储存能力分析

利用干纺丝工艺,采用溶胶-凝胶法结合化学模板法制备了Ce0．5 Zr0．5 O2纳米多孔纤维,并在此基础上采用传统抄纸法制备了Ce0．5 Zr0．5 O2纤维纸。通过引入SiO2、TiO2和Al2 O3作为支撑体,利用XRD、低温N2吸附、拉曼光谱等手段分析了Ce0．5 Zr0．5 O2纳米多孔结构性能的变化。在空气条件下通过循环热失重分析法测定了材料在300～800℃温度范围内的氧储存能力,Ce0．5 Zr0．5 O2纳米多孔纤维的氧储存能力受到包括材料的比表面积、结晶程度以及支撑体性质等多方面因素的影响。     

FRP约束超高性能混凝土圆柱轴压本构模型

为研究纤维增强复合材料(FRP)约束超高性能混凝土(UHPC)圆柱体的轴压性能,对30根FRP布约束和3根无约束UHPC圆柱体进行了轴心抗压试验,分析了FRP种类、纤维布层数和约束形式对UHPC轴压性能的影响规律.根据试验结果,同时考虑约束刚度和纤维布极限应变的影响,通过回归得到了约束试件强度和极限应变预测公式,并对Lam-Teng模型中的截距进行了修正.研究结果表明:约束比和侧向约束刚度是影响约束试件强度和极限应变的主要因素;约束试件的应力-应变曲线由抛物线和直线段组成;改进后Lam-Teng模型的拟合优度均值为0.96,能更精确地预测约束试件的应力-应变关系.