硫化天然橡胶疲劳应变结晶性能研究

本文通过对硫化天然橡胶疲劳试件傅立叶变换红外光谱分析发现:随着应变幅值的增加,无论载荷是单轴还是多轴状态下,橡胶材料结晶含量随着载荷幅值的增加而增加。     

饱和粘土蠕变特性研究及参数确定

将两种弹 粘弹性模型（Burgers和H 2K模型）的一维蠕变方程，转换成三维状态下的应力 应变 时间关系，分别推导出常应力下两种模型的轴向应变随时间变化的方程。采用分级加载法进行室内长期单轴压缩蠕变试验，结合两种模型三维应力状态的轴向应变表达式，对试验结果进行拟合，得出相应模型的本构参数。试验结果表明：饱和粘土在新增荷载作用下2~3　d变形趋于稳定，Burgers模型和H 2K模型均能较好地模拟饱和粘土的衰减蠕变过程；而H 2K模型能更好地模拟土样在常应力作用下的蠕变特性。     

中低应变加载速率下单节理裂隙岩体的单轴动态压缩力学性能试验

对人工制作的节理岩体试件进行了中低应变加载速率下的单轴压缩试验,研究了应变速率和节理面的倾角β对节理岩体的极限抗压强度、峰值应变、弹性模量和损伤变量的影响。研究结果表明:(1)当加载的应变速率相同时,当节理面的倾角β由0°增加到90°,试件的抗压强度呈逐渐减小后又逐渐增加的趋势,试件的峰值应变均呈先减小后略有增加的变化规律,试件的弹性模量整体出现逐渐增加的变化规律。(2)当试件的节理面倾角相同时,随着应变加载速率逐渐增加,试件的抗压强度呈逐渐增加的趋势,当β为60°时,试件的抗压强度对应变率敏感性最强,试件的峰值应变和弹性模量随应变加载速率的变化并没有固定明显的变化规律。(3)当应变加载速率相同且应变相同时,随着节理面的倾角由0°增加到90°,损伤变量基本都呈先逐渐增加后减小的趋势,当节理面的倾角为60°时的损伤变量最高,当节理面倾角为90°时的损伤变量最小;当试件的节理面倾角相同,应变加载速率逐渐增加时,损伤变量基本呈逐渐增加的趋势。     

过载条件下固体发动机药柱结构完整性分析

基于三维线性粘弹性积分本构关系，采用有限元法，对固体火箭发动机的药柱结构在复杂载荷作用下的瞬态响应进行了数值模拟。药柱结构计算分析模型由发动机主要零部件壳体、隔热层和药柱构成，药柱和隔热层采用粘弹性本构模型。分别计算分析了轴向和轴向与横向同时过载条件下药柱结构的应力应变响应，讨论了复杂载荷作用下药柱结构的应力分布、变形特征和局部危险部位。研究工作为药柱结构中各类损伤规律的深入讨论，为固体火箭发动机的设计和结构完整性分析提供一定的参考。     

复合载荷下周向裂纹厚壁圆筒的极限载荷研究

根据Mises 屈服准则在中性轴假设,周向、径向应力常数假设条件下,推导出了含等深周向裂纹厚壁圆筒在受内压、轴向力和弯矩复合载荷下的近似极限载荷公式。对典型参数下理想弹塑性材料模型进行了有限元分析,有限元验证表明文中建立的模型是偏保守的。1.32≤k≤2.00时推荐了计算厚壁圆筒极限载荷的周向、径向应力的取值。     

低屈服钢拉伸试验与数值研究

为了了解低屈服钢的拉伸性能，开展拉伸试验并进行数值研究:采用圆棒试件进行单轴拉伸试验，分析试件的力 位移曲线 、延展性以及断裂模式等；基于幂强化法和加权平均法计算材料颈缩后的真实应力 应变数据；采用扩展有限元方法对圆棒试件的拉伸、颈缩以及断裂过程进行 数值模拟。通过与试验数据的对比发现：加权平均法可以得到与实际相吻合的颈缩后的真实应力 应变数据；扩展有限元方法可以对低屈服钢的拉伸、颈缩与断 裂过程进行有效的仿真。     

热老化氧化铈填充硫化天然橡胶单轴疲劳有限元研究

通过加速热老化方式在60℃、80℃、100℃下对氧化铈填充硫化天然橡胶进行了24h的热老化处理,并且对热老化后的橡胶试件进行了单轴疲劳试验.提取并采用疲劳试验结果中应变范围0-175%的单轴拉伸数据,在等效应力状态推导下获得相应的等双轴数据,利用FEA软件建立了可以有效地描述氧化铈填充硫化天然橡胶热老化后材料属性的有限元模型,根据疲劳加载条件模拟获得的应力计算结果与试验结果偏差在10%以内,为下一步的疲劳寿命预测提供可靠的数据模型支持.     

内压作用下双开孔圆柱壳孔间距限定

多开孔接管结构常用于压力容器和管道,文章重点考虑了不同A值和不同开孔间距,采用有限元分析法对内压 作用下轴向和环向双开孔圆柱壳进行了应力分析,基于弹性应力法和极限载荷法对承压结构进行应力强度评价。研究 结果表明,基于弹性应力法的应力强度评价,当轴向双开孔圆柱壳开孔间距不大于2. 010时,结构不能满足弹性应力强 度评定要求;基于极限载荷法的强度评价,双开孔圆柱壳均能满足应力强度评定要求。建议对轴向和环向双开孔圆柱壳 开孔间距分别作出限定     

基于离散元法的混凝土三轴压缩破坏试验数值模拟

混凝土是一种非均质的多相复合材料，其破坏过程具有非常复杂的应力应变关系。利用离散元软件PFC3D，模拟混凝土试件三轴压缩破坏试验，分析了摩擦系数、孔隙率、平行粘结半径、平行粘结刚度、平行粘结强度等细观参数对混凝土试件峰值强度的影响，并对混凝土试件的破坏形式进行分析。     

“S”形试件的五轴数控机床综合动态精度检测特性研究

以ISO国际标准试件、NAS979系列试件、NCG试件等为例,比较了目前国内外常用机床精度检测试件的检测性能与特点,计算了"S"形检测试件的开闭角、扭曲角、曲线曲率以及曲面法曲率等特征,研究了"S"形检测试件在几何造型方面的特性,证明了"S"形试件能基本体现和覆盖机床的各种复杂姿态,以及在机床多轴联动精度检测和机床动态刚度特性检测等方面更具全面性。为基于"S"形检测试件的五轴数控机床动态精度检测提供相应的科学依据,为五轴数控机床精度检测试件的型面构造研究提供理论参考,有助于"S"形试件国际标准草案的制定与推广。     

从传统到现代：孝道变迁与重构

通过自制四连杆加载装置,对HRC150型齿式橡胶弹性联轴器进行周期扭转振动实验,得到不同频率和不同幅值下的滞回曲线,发现联轴器具有硬弹簧特性,非线性恢复力矩的刚度系数和阻尼力矩的阻尼系数均与振幅、频率有关。其次,采用迹法模型建立其非线性恢复力矩和阻尼力矩的数学模型,并对模型参数进行拟合识别;最后,为验证模型的正确性,将模型滞回曲线与实验滞回曲线进行对比,发现模型能够很好地反映系统的位移振幅及非线性刚度特性,但是不能较好地反映阻尼特性。     

氧化铈填充硫化天然橡胶疲劳寿命预测

为了保证橡胶组件的安全性和可靠性,疲劳寿命预测和评估在橡胶组件设计过程中是非常必要的,本文根据天然橡胶材料特性和失效准则提出了ε-N预测方程,基于氧化铈填充硫化天然橡胶在不同应变幅值下的疲劳试验数据,对疲劳方程进行非线性拟合求出参数,然后对氧化铈填充硫化天然橡胶材料试件的疲劳寿命进行预测,并对预测结果进行了评估。结果显示预测曲线与试验数据拟合良好,预测结果较好。     

静压、压差与泊松比对定子衬套变形的影响

静压、压差及橡胶泊松比对螺杆钻具的输出性能和机械效率有至关重要的影响。以用量最多的5/6头螺杆钻具的定子衬套为研究对象，利用有限元软件，分析了静压及静压与压差同时作用时定子衬套的受力状态、变形规律以及橡胶泊松比对衬套变形规律的影响。结果表明，静压的改变不影响变形规律，但对变形幅值影响很大，会影响密封性能；压差作用会引起衬套变形规律与变形幅值的变化，随内压增加，压差对衬套变形的影响有所减小；橡胶泊松比的微小变化即会对定子衬套变形规律产生非常大的影响，因此，应严控橡胶质量，尽量增大定子橡胶的泊松比。研究结论可用于指导衬套过盈量的选取及线型的优化设计，以提高螺杆钻具工作效率。      

钢管混凝土柱脚的承载性能分析

为了研究钢管混凝土柱与钢筋混凝土基础之间的柱脚连接性能,采用ANSYS软件进行了钢管混凝土柱脚在单向加载和低周期反复加载下承载性能的有限元分析,明确了柱脚中性轴的变化规律,给出了单向加载下柱脚的破坏特征,分析了低周反复荷载下该柱脚节点的滞回性能。研究表明：该柱脚节点的工作性能可靠,总体抗震性能良好;随着轴压比的增大其抗震性能表现出先增强后减小的趋势。     

夹层橡胶垫的轴对称有限元分析

建立了简化的夹层橡胶垫在轴压下的有限元计算模型，并进行了计算，同时还进行了应变分析实验研究，和计算结果进行了对比，二者符合良好．     

氧化铈及其粒径对橡胶材料力学性能的影响

本文对未添加氧化铈和添加微米氧化铈和添加纳米氧化铈的三种硫化天然橡胶材料先进行高温老化,然后对老化了不同时间的试件进行拉伸试验。对橡胶老化后各个拉伸参数进行分析,得出添加了氧化铈的橡胶材料的定伸应力和杨氏模量变化幅度较小。差热分析结果显示在橡胶材料中添加氧化铈其热降解温度要比未添加的高,而且通过耐老化指数的计算得出添加微米氧化铈的硫化天然橡胶的耐老化指数最大。     

水压下大应变测试密封技术研究

水压下的应变测试中测试系统的密封防护是应变测量成功与否的关键。针对在水压及大应变条件下,常规密封 防护方法易出现密封防护剂松脱,难以保证绝缘和密封性能的情况,文章提出了水压下大应变测试的密封技术。通过试 验研究了环氧树脂+硅橡胶、硅橡胶对大应变的适应性,设计了压力温度的补偿方法和应变测试系统的密封工艺。水压 为2.0 MPa,应变为4.5%的实验案例表明,文章提出的水压下大应变测试密封技术可行并且有效。     

CNT网络材料微观结构变化的数值模拟研究

为探究力学载荷作用对碳纳米管（carbon nano tube，CNT）网络材料微观结构的影响，笔者建立了CNT网络材料的粗粒化模型，运用粗粒化分子动力学模拟方法对CNT网络在力学载荷作用下的微观结构变化行为进行仿真分析。结果表明：CNT网络材料的取向程度在拉伸应变增加初期增大速率较快，后续随着拉伸应变的增加取向程度趋于平稳，最终会趋近于稳定值0.95；在压缩载荷作用下，CNT网络材料的取向程度会随着应变的增大而减小，且最后减小至0.15；力学载荷速率不会影响CNT网络取向程度的变化规律。     

传感器弹性元件本构模型参数拟合研究

针对多维位移测量系统结构复杂、成本高等缺点，课题组提出一种单一固体集成传感器，为了准确描述传感器弹性元件力学特性，在不同应变率下对传感器弹性元件进行准静态单轴压缩试验。将超弹性本构模型运用泰勒展开式进行整理简化，得到应力 应变关系，利用Origin对应力 应变曲线进行数据拟合；选用Mooney Rivilin，Yeoh，Biderman和Ogden这4种超弹性本构模型对试验曲线进行描述。研究结果表明：Biderman模型对曲线的拟合效果最好，Mooney Rivilin模型拟合效果最差，其他模型都存在小应变拟合差和中等以上不同程度的偏离的情况。本研究得到的应力应变关系为传感器的进一步研究提供重要参考。