高速客车车体端板复合材料层合结构的力学性能数值模拟

在高速铁路列车工程应用中典型的一种复合材料为纤维增强复合材料,它主要表现为正交各向异性,对于这种材料组成的较复杂的结构的数值模拟,一直是实际工程设计中的难点.基于对该复合材料做成的样品先做材料性能实验,得到相应的材料参数,然后对车体端板层合结构进行几何建模,采用大型通用软件Hypermesh进行网格划分,采用Ansys软件进行数值模拟,采用特有的层合单元模拟复合材料多层结构的特性,分别模拟了普通层结构及三明治结构,最后采用最大应力失效准则对该端板结构进行强度校核,为该端板结构的开发研制提供了设计依据.     

层合扁壳弹塑性弯曲的加权残值法

采用弹塑性增量理论和各向异性问题中的Ｈｕｂｅｒ－Ｍｉｓｅｓ屈服准则，推出了复合材料层合扁壳弹塑性弯曲分析的加权残值法基本公式，用增量加载和初应力法求解。算例证明，该法收敛较快，具有较好的精度。     

高速公路就地热再生技术研究

我国最早通车的高速公路使用至今已经超过了10年，由于交通量的增加以及已建成的沥青路面的使用年限的不断的增长．都加速了道路的老化．其中一些公路相继地进行了大修或者一定的改造，而且另一些也相继（或即将）到了需要大、中修的时候了．每年会产生大量废旧沥青混合料．这些废料将消耗大量的转运费用和旧料的储存占地，而且对环境的污染也很大。这决定了旧沥青混合料是一种可以再生利用的材料资源。并且．由于我国沥青混凝土路面服务周期偏短，其中的沥青与砂石材料可利用价值更为巨大。     

二十烷@二氧化硅复合相变储能材料的热化学性能

利用溶胶-凝胶法制备了正二十烷@二氧化硅复合相变储能材料.其中二十烷为相变主体材料,二氧化硅为基体材料,它能提供较强的结构强度,防止二十烷在熔化时发生泄漏现象.实验表明,在该复合材料中,二十烷不发生泄露的最大质量百分比可达到73％.使用红外(IR)、热重(TG)及差示扫描量热(DSC)等多种方法对该复合材料的结构与热性质进行研究.结果表明二十烷的亚甲基与二氧化硅的硅醇基之间有很强界面相互作用,可以改变二十烷的物理性质.该复合材料显示出与纯二十烷不同的相变特性,其储热能力高于二十烷,同时复合材料的热导率和二十烷相比有所增加.     

现场承载板分层检测法的理论推导与应用

为了获得路面结构各层的实际计算参数,可以使用现场承载板数据来分别反算各层的材料参数.针对刚性承载板下半无限空间体上单层板的工况,推导了承载板分层检测法的理论计算公式.对表达式中无法求解的积分函数式,通过MATLAB程序得到了数值上的规律并进行了函数拟合.根据合宁高速公路扩建的现场承载板检测数据,使用得到的公式对各层材料参数进行计算,并与设计规范推荐值进行比较,结果表明该方法具有实用性.     

各向异性两相材料界面端部的奇性应力指数

提出了一个新的、基于位移的、求解各向异性两相材料界面端部奇性应力指数的非协调元特征分析法．该方法与过去的有限元特征分析方法相比的显著特点是：导出虚功原理的出发点不同;有限元单元形式为非协调元;楔形体端部邻城内的位移场假定没有采用奇异变换技术．运用该方法可以直接求解各向异性两相材料界面端部附近奇性应力指数,计算结果表明,本文方法较原有方法使用的单元少而且精度高．     

横观各向同性圆柱体中瞬态波传播规律的研究

利用分离变量和Laplace变换的方法研究了冲击扭转作用下半无限长横观各向同性圆柱体中应力波传播问题.计算结果表明:随着材料各向异性性质的增强,圆柱体中复杂应力分布范围增大.     

FRP约束混凝土柱强度和延性性能试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响,玻璃纤维增强复合材料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果,以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效应,并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理,通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、环向位移传感器进行单轴压缩试验,由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程,根据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表明:(1)CFRP和GFRP作为约束材料,都可以产生强的约束效应,提高约束混凝土的强度,CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%;(2)强约束作用下,CFRP和GFRP约束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善;(3)由于单一FRP材料的线弹性性质,FRP约束混凝土柱破坏时脆性特征明显;(4)与CFRP相比,变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱的延性性能,设置1层GFRP相比1层CFRP延性可提高61.9%,设置2层GFRP相比2层CFRP延性可提高63.6%。     

复合材料箱梁非线性分析的本构方程研究

在考虑几何非线性的前提下,计入各种耦合效应,利用复合材料层合板理论对薄壁层合箱梁的约束扭转进行了分析,给出了杆端内力的计算公式,并指出能量方法在解此类复杂问题时不易解出其精确解.     

[0,903]s层合复合材料板的特征损伤状研究

利用层合复合材料板相邻层间存在剪切传递区域模型，对「０，９０３」ｓ层合板特征损伤状态进行分析，求得该模型的一般解析解，并用于层合板的刚度下降研究。     

载重车辆翻新轮胎接地压力特性仿真及试验研究

针对11R22.5载重车辆翻新子午线轮胎,对翻新轮胎的接地力学进行了描述,建立了翻新轮胎层合结构的复合材料有限元模型,利用ANSYS非线性大变形求解方法进行了翻新轮胎接地压力、接地面积及接地印痕等方面的有限元仿真,并进行了试验研究,得出翻新轮胎接地力学方面与同型号新轮胎相比存在一定的差异.     

Comparison of GTN damage models for sheet metal forming

The Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN) damage model was developed basing on anisotropic yield criterion to predict the damage evolution for anisotropic voided ductile materials.Hill's quadratic anisotropic yield criterion(1948) and Barlat's 3-component anisotropic yield criterion(1989) were used to describe the anisotropy of the matrix.User defined subroutines were developed using the above models.Taking the benchmark of NUMISHEET'93 square cup deep drawing as an example, the effect of matrix plastic anisotropy on a ductile material was studied.The predicted result by Barlat'89-GTN model has a better agreement with the experimental data than that by Hill'48-GTN and the original GTN model.     

Numerical Investigation of Ultrasonic Guided Wave Dynamics in Piezoelectric Composite Plates for Establishing Structural Self-Sensing

This article presents a numerical investigation of guided wave generation, propagation, interaction with damage, and reception in piezoelectric composite plates for the purpose of establishing structural self-awareness.This approach employs piezoelectric composite materials as both load bearing structure and sensing elements.Finite element modal analysis of a plate cell with Bloch-Floquet boundary condition(BFBC) is performed to understand the wave propagation characteristics in piezoelectric composite plates. A comparative study is carried out between a standard composite plate and a piezoelectric composite plate to highlight the influence of piezoelectricity on guided wave dispersion relations. Subsequently, a transient dynamic coupled-field finite element model is constructed to simulate the procedure of guided wave generation, propagation, interaction with damage, and reception in a piezoelectric composite plate. Active sensing array is designed to capture the structural response containing the damage information. Three engineering scenarios, including a pristine case, a one-damage-location case and a two-damage-location case, are considered to demonstrate the ultrasonic sensing capability of the piezoelectric composite system. Finally, time-reversal method is utilized to locate and image the damage zones. This research shows that piezoelectric composite material possesses great potential to establish structural self-awareness, if it serves both as the load bearing and structural sensing components.     

复合材料在轨道交通车辆中的应用与展望

围绕玻璃纤维、碳纤维、铝基陶瓷等复合材料在轨道交通车辆中的应用展开了综述;介绍了针对上述复合材料开展的基础与应用研究历程及进展,分析了应用在大型复合材料构件的结构特点;针对头车/司机室、中间车车体、转向架、制动结构、其他结构,系统性地总结整理了复合材料种类、成型工艺、设计方法、优化方法等,全面阐述了复合材料在轨道交通车...     

复合材料桥墩整体力学性能仿真分析

参照八三式铁路轻型军用桥墩的力学性能指标,采用玻纤复合材料设计了铁路抢修桥墩2m长立柱单元,利用ANSYS对9.5m高的2×4、3×3和3×4几种典型等截面拼组形式的复合材料桥墩进行了整体稳定性分析,并对3×4等截面墩身进行了模态分析,得出如下结论：复合材料桥墩单柱失稳对桥墩整体失稳不起控制作用,在实际使用拼组时,需要...     

考虑剪滞剪切效应的复合材料薄壁箱型连续梁理论分析

以含三次项的四次抛物线作为箱梁翼缘板的纵向位移函数,推导出了考虑横向剪切变形及剪力滞后效应时的双轴对称铺设的复合材料层合箱梁在对称弯曲条件下的控制微分方程,并推导出了两等跨连续梁分别在跨中受一集中力P的位移差函数,最后结合具体的复合材料箱型连续梁实例,将本文理论推导的结果与ANSYS结果以及实验结果进行了对比,结果表明,理论推导的结果与ANSYS结果和实验结果吻合较好,其结果是正确可靠的。     

轴-径向混合磁轴承动态特性及控制研究

为了减小三自由度轴-径向混合磁轴承（ARHMB）的涡流损耗并增加轴向磁力，提出轴向采用软磁复合材料（SMCs）制备的推力轴承，在推力盘与转子的气隙处引入Halbach阵列以增强轴向气隙磁密，径向采用叠片结构. 首先，基于动态磁通分布及等效磁路法，建立综合考虑涡流、漏磁及交叉耦合效应的等效磁阻模型；其次，对比分析了材料类型及交叉耦合效应对等效磁阻频率响应、动态刚度的影响；最后，采用计及涡流、漏磁及交叉耦合效应不完全微分PID控制对ARHMB进行研究. 研究结果表明:SMCs制备的ARHMB相比碳钢材料可以提供更大、更稳定的磁力以及更大的工作带宽，在高频条件下具有更好的动态特性；考虑交叉耦合效应时，SMCs制备的ARHMB动态特性在高频时变化率较大，不可忽略；对于低带宽工作的碳钢轴承，交叉耦合效应不明显；电磁轴承系统响应速度很快、超调量小、稳态误差近似为0，具有良好的控制特性.      

Overview on Environmental Comprehensive Management System Established in Imitation of Biome

Environmental comprehensive management system, called “the bionic community”, can be established in imitation of biome, which can transform the wastes generated in a certain field into the raw materials of other field. The establishment of the bionic community includes two aspects, i.e. , the matching technique and the management system. The main matching technique is the preparation of composite materials made of various wastes.This new kind of material can be divided into four types: polymer matrix, silicate matrix, metal matrix and carbon matrix (or ceramic matrix). The environmental comprehensive management system is formed by organizing a transtrades joint-management business entity with the products of composite material made of wastes at the core.     

复合材料在国防交通抢修装备中的应用研究

在国防交通抢修装备中采用复合材料具有承载性能好、器材质量轻、生存能力强等特点,在设计、性能分析、加工制造和损伤修补过程中应立足装备要求和材料自身特点,积极采用新技术,使材料性能得到充分发挥。对采用复合材料对既有装备进行补强和损伤修补、代替原有装备的金属构件、研制全新结构形式的新型装备等方面的应用前景进行了展望。     

基于力学分析的桥面铺装防水粘结层材料灰靶优选

为了优选与混凝土箱梁桥防水粘结层实际受力状态相匹配的材料,以沪杭高速公路拓宽改建工程高架桥为例,采用有限元法建立了全桥模型,在分析刹车、超载、随机动荷载等因素对防水粘结层力学响应的基础上,利用灰靶理论优选室内实测典型防水粘结层的相关技术参数.研究结果表明:刹车超载使防水粘结层产生的剪应力大于由桥面不平度引起的防水粘结层剪应力,最大可达0.397 MPa;橡胶沥青和SBS改性沥青防水粘结层综合性能较优,可作为混凝土桥防水粘结层材料.