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基于数值仿真分析方法,针对某航天器结构中的十字梁结构进行了优化设计。依据结构承载特点,优化了传力路径,合理地设计了加强区域以及铺层顺序,并采用复合材料整体铺设成型工艺制备了试验件。试验结果表明,经过优化设计,十字梁结构重量由699 g降低到436 g,减重达37.6%,在6000 N压缩载荷作用下的变形由0.33 mm降低到0.19 mm,满足其刚度设计要求。复合材料蜂窝夹层结构广泛应用于小型无人机机体结构,蜂窝夹层结构设计需要满足无人机使用技术的不断发展的要求。就某小型无人机弹射试验破坏的问题,基于经典梁弯曲理论与Reissner剪切理论薄面板的基本假设进行了分析模型建立与工程估算分析,并与有限元结果进行对比分析,结果为上面板应力偏差为3%,下面板应力偏差为10.8%,与试验破坏结果具有较好的一致性。研究结果表明,该工程估算方法对实际蜂窝夹层结构设计具有一定的指导意义。依据表面能理论,利用插板法和柱状灯芯技术分别测得2种沥青与2种矿料的表面能参数,然后计算黏附功与表面自由能变化,分析无水和有水情况下沥青自身黏聚力的变化以及沥青-矿料系统黏附与剥落的趋势;以有水、无水情况下自由能比值的值作为黏附性的评价指标,分析不同沥青-矿料系统黏附性的大小.结果表明:SBS改性沥青-角闪片麻岩系统(SBS-J)的黏附性.因此,表面能理论可以很好地解释沥青-矿料系统的黏附过程和剥落过程,值得进一步深入研究.
将数字图像相关方法用于测量含I型双边裂纹复合材料薄板应力强度因子。首先,介绍了数字图像相关方法基本原理,通过二乘拟合法建立了裂纹位移场与裂尖应力强度因子的关系。其次,搭建了数字图像相关方法非接触光学测试平台,通过对含I型双边裂纹复合材料薄板进行拉伸试验,得到了复合材料薄板双边裂纹全场位移。后,通过数字图像相关方法计算所得全场位移,提取了裂纹应力强度因子,分析了二乘拟合项数、数字图像相关计算中子区域和步长大小的选择对裂纹应力强度因子计算的影响。测试和分析了掺复合缓凝剂(CR)的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的凝结时间、水化热、液相pH值、抗压强度、物相组成和微观结构,将其与掺硼砂(NB)的MKPC浆体进行比较,研究了掺CR的MKPC浆体的水化硬化特性.结果表明:CR通过控制MKPC水化体系液相pH值,使MKPC浆体的凝结时间延长、早期水化反应速度减慢、水化体系温度降低、总水化放热量减少;掺CR的MKPC硬化体中主要水化产物磷酸钾镁晶体(MKP)的生成量增加、晶体生长完好、稳定性好,MKPC硬化体的微观结构更完善,后期抗压强度显著提高.对组成EPS(聚苯乙烯)装饰线条构件的EPS材料进行抗拉、抗压和抗折试验,得到其基本力学性能参数.在此基础上对典型EPS装饰线条构件进行了非线性有限元分析,计算出该构件的极限承载力,与现场试验获得的极限承载力进行对比后发现二者一致.结果表明:基于材料力学性能参数试验结果的EPS装饰线条构件有限元模型可以替代原型试验.
通过建立新的电化学等效电路模型,分析了海砂砂浆的碳化行为,并对新模型进行理论数学推导,得出了新模型在复平面中的曲线方程;同时通过对比分析验证了新模型的合理性.结果表明:碳化过程会引起海砂砂浆的电化学阻抗谱行为发生规律性的变化,高频圆直径随碳化龄期增大而增大;由电化学阻抗谱拟合获得的电化学模型参数具有规律性,可以定量表征海砂砂浆的碳化过程,其参数分别与碳化深度和碳化时间存在函数关系,可以对海砂砂浆的碳化深度进行预测.基于细观力学,采用虚拟裂纹扩展结合有限元法计算了短纤维增强复合材料纤维端部不同方向裂纹的应变能释放率,研究了网格尺寸对应变能释放率计算结果的影响,并分析应变能释放率随裂纹长度,纤维的长度、半径和含量的变化关系。研究表明:网格尺寸对应变能释放率的计算结果影响小;不同区域的裂纹,其应变能释放率受裂纹长度的影响不同;应变能释放率随裂纹扩展方向变化曲线呈对称特点,其中滑移型裂纹的扩展阻力较小;应变能释放率随着纤维长度、半径和含量的增大而增大。为研究石灰石粉细度对水泥浆体流变特性的影响,选用旋转黏度计测定了水泥-石灰石粉浆体流变性能,采用Herschel-Bulkley模型对浆体流变曲线进行拟合得到相关流变参数.结果表明:随石灰石粉细度增加,水泥浆体结构新建能和稠度减小,动态屈服应力增大;增加石灰石粉细度会减小水泥浆体的触变性,延缓水泥浆体触变性的发展,促进水泥浆体瞬时结构恢复能力;随测试时间增加,水泥-石灰石粉浆体结构新建能减小,稠度和动态屈服应力增大.