温度对碳纳米管增强纳米蜂窝镍力学性能的影响

选取含质量分数为5.22‰碳纳米管(CNT)为代表,通过分子动力学(MD)研究了温度对纳米蜂窝镍(NNHC)和CNT增强纳米蜂窝镍(CRNNHC)在径向拉伸、径向压缩、轴向拉伸和轴向压缩下力学性能的影响。结果表明,NNHC和CRNNHC的弹性模量(E)和最终应力(σu)对温度较为敏感,都随温度升高呈近似线性下降。相比于NNHC,不同温度下CNT的添加对CRNNHC径向力学性能的增强效果并不明显,而对其轴向力学性能则起到了良好的增强作用。CRNNHC轴向拉伸与压缩时的弹性模量提升幅值分别为6.4%～10%与9%～12%,最终应力提升幅值分别为1.5%～5.3%与10%～14%。研究表明,不同温度下CRNNHC沿轴向变形的力学性能普遍要优于沿径向变形的力学性能,也预示着轴向变形时CNT被破坏前吸收的能量相对较多。     

中厚板壳非线性理论的研究与进展

对板壳理论多个方面的研究工作作了回顾与总结，介绍了当今最为流行的定向介质壳体理论，特别分析了各种板壳理论应用中厚壳时的优点与不足。     

单晶/多晶镍轴向拉伸力学性能的分子动力学模拟

为提高航空发动机推重比采用整体叶盘新技术却带来了盘叶连接区域高风险失效问题。本文采用分子动力学对连接区单晶/多晶镍(SPSNi)的力学性能进行模拟,首先通过对比了不同晶态镍拉伸原子图。发现,由于单晶/多晶界面的存在使得拉伸后界面处的非晶化程度加剧,易于孔洞萌生,加剧了SPSNi突然断裂的风险。最后重点研究了单晶/多晶镍的应变率效应与温度效应。当应变率大于1í10_⁸s_^-1小于2í10_¹⁰s_^-1时,SPSNi对加载应变率几乎不敏感,屈服强度小幅上升。超过2í10_¹⁰s_^-1之后,其屈服强度随着应变率的增加而迅速下降。这是因为在高应变率下,SPSNi的FCC原子大规模迅速转变为无序的非晶结构,导致了晶体镍承载能力迅速下降。可以将应变率2í10_¹⁰s_^-1作为SPSNi拉伸变形的阈值。不同温度下,SPSNi屈服强度随温度的增大而线性下降。这是由于在温度的影响下,位错网络的初始镶嵌结构逐渐变得不规则,初始失配应力随着温度的升高而下降。     

云纹干涉法测定高温材料弹性模量及泊松比

运用云纹干涉法的波前干涉原理，分析激光云纹非接触测量高温材料弹性模量和泊松比的可行性，以及高温云纹干涉法试件光栅的类型，通过高温云纹干涉测试技术应用和大量的航空高温材料测试，解决了材料高温弹性模量和泊松比测试的难题，并总结出一套完整的测试方法。     

结构参数对自相似多级蜂窝力学性能的影响

对蜂窝的代表性体积单元(RVE)研究发现,相比于均匀化边界条件,周期性边界条件能更好地预测蜂窝的等效力学性能。基于周期性边界条件,对自相似多级蜂窝进行面内不同方向的拉伸模拟,重点分析了蜂窝孔隙率与多级长度比对拉伸性能的影响。结果表明:自相似多级蜂窝在拉伸过程中会呈现面内各向异性,沿扶手椅方向拉伸时,会在节点六边形的水平连接边处发生断裂;沿锯齿形方向拉伸时,当节点六边形的边长大于壁厚和节点六边形的连接斜边的边长较长的情况下,蜂窝会出现两次拉伸破坏,分别在节点六边形边与节点六边形的连接斜边处,而在其他情况下,则只会在节点六边形连接斜边处发生一次破坏。并且自相似多级蜂窝随着孔隙率或长度比的增大,蜂窝拉伸强度呈现减小的趋势。     

金属成形过程再结晶与晶体长大演化数值模拟

在金属成形过程中考虑再结晶和晶粒长大,构造热力——组织耦合的有限元程序并嵌入到商业化软件Deform中。模拟了自由镦粗中再结晶和晶粒长大演化过程并分析润滑情况对锻件晶粒度的影响。结果显示,良好的润滑可以改善锻件的变形均匀情况,获得精细均匀的晶粒度。     

SLM成形镍基高温合金及其数值模拟的研究进展

镍基高温合金在高温高压条件下具有较高的强度和良好的抗氧化、抗燃气腐蚀能力,广泛地用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。首先介绍了用选区激光熔化成形技术(SLM)3D打印镍基高温合金零件及其数值模拟的国内外研究现状,然后介绍了SLM技术成形的镍基高温合金的力学性能和微观组织结构以及后处理对其微观组织及性能的影响。其次介绍了通过有限元对增材制造过程的模拟,以及其对工艺过程指导意义。最后进一步介绍了SLM成形镍基高温合金领域的研究热点以及数值模拟在这一领域的应用。     

汽车座椅支架拉延成形仿真研究

薄板构件被广泛地应用在汽车工业中且绝大部分的构件都存在着一定的制造难度,以动力显式算法为基础,借助三维造型软件UGNX6.0建立了汽车座椅支架的有限元模型,通过采用有限元分析软件Dynaform对汽车座椅支架的成形过程、成形极限图和减薄率的进行预测,得出了坯料的形状和拉延筋深度、形状等工艺参数对成形质量的影响。在此基础上对成形参数进行优化,解决了起皱和拉伸不足等缺陷。极大的提高汽车座椅支架的制造质量、缩短生产周期和减低制造成本     

纳米接触问题的多尺度模拟(英文)

使用准连续介质法模拟了镍楔形光滑压头与光滑/多粗糙峰铜基体之间的多尺度纳米接触过程,研究了两模型接触过程中位移—载荷、位移—接触面积关系和基体的变形机制.结果显示粗糙峰能有效地减小粘着力,粗糙峰对接触的初始阶段影响大,该阶段的变形主要为粗糙峰的变形.随着压头位移的增加,粗糙峰对载荷和纳米接触问题的影响也随之逐渐减小.     

穿透硅通孔互连结构的湿-热应力有限元分析

对穿透硅通孔(TSV)互连结构的湿-热应力问题进行了有限元分析。首先模拟了在二氧化硅和氢基半硅氧烷(HSQ)低k材料TSV互连结构在回流焊过程中,因热膨胀系数不匹配而引入的热应力,然后预测了HSQ基TSV互连结构在潮湿环境下因湿膨胀系数不同引起的湿应力,以及湿-热环境下的湿-热应力分布。结果表明:湿气会提高TSV结构界面处的等效应力,但湿气对铜线中的应力影响较小。湿-热应力集中主要出现在HSQ材料和与之相邻的硅上。与SiO2基TSV结构相比,HSQ基TSV结构中铜线上的应力集中得到改善,但HSQ和硅界面上的应力集中有所增加。