本研究设计了一种基于液压胀破的多轴拉伸测试装置和数据处理方法,以准确表征聚合物防水膜的拉伸性能。测试结果显示随着防水膜厚度的增加,拉伸峰值应力降低;随着试件直径的增加,拉伸峰值应力增加;与单轴拉伸相比,多轴拉伸避免了“颈缩”效应,断裂伸长率降低;防水膜的应力-应变曲线符合线性应变强化弹塑性模型,并可通过多轴拉伸试验拟合得到相关参数。结论表明,多轴拉伸方法结果更接近实际工况下的应力-应变响应,可为合理评估防水膜在工程环境中的力学性能提供参考和借鉴。

与传统的整体破碎工艺相比而言,锂离子电池机械化拆解工艺可以在预处理阶段实现电芯和其他部分的分离,降低化学萃取成本,提高贵重金属元素的回收效率,具有重要的研究意义。为此设计了一种可以适应不同型号锂离子电池的切分机构,并提出了将可视为复杂装配下的复合材料的锂离子电池材料模型替代成简单均质的Johnson-Cook本构材料模型的等效替代理论,并通过理论计算、Abaqus仿真以及试验研究的方法进行分析,结果表明所设计的切分机构能够完成锂离子电池的切分,切口和变形情况均满足要求,提出的等效替代理论可以满足切分试验的要求,并得到参数修正后的本构模型方程用于指导切分仿真计算。

为了研究碳纤维经编针织复合材料的钻削加工过程,通过分析经编针织物的细观结构,利用有限元分析软件ABAQUS建立复合材料钻削有限元模型,并联合用户子程序VUMAT定义复合材料的本构模型,模拟钻削加工过程。仿真结果表明Z向轴向力与进给速度呈正相关,与主轴转速呈负相关。通过对碳纤维经编针织复合材料进行钻削实验,将实验结果与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的正确性。为碳纤维经编针织复合材料钻削加工过程的优化提供了理论依据。

在室温条件下,依次对沿轧制方向0°、45°、90°三个方向试样按照0.001S-1、0.01 S-1、0.1 S-1的应变速率对6014铝合金板料进行单向拉伸试验,对其常温力学性能进行研究。试验结果表明6014铝合金板料的常温力学性能与应变速率和与轧制方向的角度有关,其关系为,6014铝合金板料的抗拉强度和屈服强度均随着应变速率的增大而增大;沿轧制方向0°方向上的抗拉强度最大,90°方向抗拉强度次之,45°方向抗拉强度最小,但综合来看,屈强比则是90°方向最小。然后对6014铝合金板料的试验参数进行拟合,建立其Johnson-Cook本构模型,为后续有限元仿真分析打下理论基础。

通过抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值压应变、静态弹性模量和应力-应变关系试验,研究了自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径对再生大骨料自密实混凝土(RCASCC)力学性能的影响。采用数据拟合的方法对国内外典型混凝土单轴受压应力-应变模型中的相关系数进行了修正,给出了适用于RCASCC的单轴受压本构模型,分别建立了RCASCC抗压强度、劈裂抗拉强度、峰值应变和弹性模量与自密实混凝土强度、再生大骨料强度、再生大骨料粒径的函数关系式,并对4种本构模型的拟合程度进行了比较分析。结果表明:所拟合的三次多项式型曲线和三角函数型曲线与实际应力-应变关系吻合程度相对较高。

基于塑性损伤的混凝土本构模型,现行规范与ABAQUS软件给出的应力-应变关系表达式有所不同。在对两种表达式进行分析对比的基础上,对ABAQUS软件自带的混凝土塑性损伤模型(CDP模型)参数选取进行了分析,并给出了该模型参数的选取和调整方法。为了验证模型参数选取的合理性和可靠性,采用ABAQUS软件对算例试验构件进行了有限元数值分析,并将数值分析所得的荷载-位移曲线与试验测试曲线进行对比。结果表明:所选的参数能够满足数值分析的精度要求。

研究了温度(25~400℃)与高温持续时间(0.5~30 d)耦合作用下重混凝土力学性能的变化规律,并结合微观测试分析了其影响机理。结果表明:当温度不高于80℃时,随着温度与高温持续时间的增加,重混凝土的力学性能略有提高;当温度高于300℃时,重混凝土的质量损失随着温度与高温持续时间的增加呈增大趋势,力学性能显著降低,重混凝土中的结合水、AFt、C-S-H等水化产物逐渐分解,内部有害孔比例增加;基于试验结果建立的温度和高温持续时间耦合作用下重混凝土的本构模型可以预测持续高温条件下重混凝土的力学性能。

对TB5钛合金进行在室温下V形弯曲回弹试验表明,该合金冷成形时回弹量很大。基于该合金成形后需要进行时效热处理,可采用时效校形方法提高成形精度。为描述TB5钛合金在时效校形过程中的变形行为,进行了不同应力条件下的蠕变试验,结果表明,时间硬化蠕变本构模型能较好地描述TB5钛合金在蠕变试验条件范围内的蠕变变形行为。采用非线性最小二乘法对试验数据进行拟合,得到了该时效温度下的蠕变本构方程中的材料参数。

硅胶作为气动夹爪的软体材料,其对夹爪的夹持性能有直接影响。采用有限元数值仿真方法对4种常用硅胶材料的气动夹爪进行夹持性能分析,探究Ecoflex 00-30、Ecoflex 00-50、Dragon skin 10和Dragon skin 30材料的影响。通过单轴拉伸试验测定硅胶材料的变形特性;采用不同的本构模型对材料参数进行拟合,判断每种材料最适合的本构模型,并采用拉伸仿真实验验证数值模型的准确性,得到4种硅胶材料的最适本构模型;通过仿真分析,得到充气压力与夹爪弯曲角度和指尖力之间的关系。仿真结果表明夹爪随着充气压力增加,弯曲角度和指尖力也逐渐变大的关系;在相同气压作用下,Ecoflex 00-30产生的弯曲最大,具有最大的指尖力,而Dragon skin 30弯曲的角度最小,具有最小的指尖力。由此得到了不同力学性能的硅胶材料对软体气动夹爪夹持性能的影响,为后续材料选择提供依据。

为研究盾构机主驱动密封圈压缩量以及正反面润滑油脂载荷对密封圈密封性能的影响,通过ANSYS有限元软件研究在不同压缩量和密封圈不同正反面加载压力下,丁腈橡胶(NBR)材料的VD形密封圈的密封性能。结果表明:在压缩量3~7 mm区间,随着压缩量的增加,密封圈接触面的最大von Mises应力先不断增加后逐渐趋于稳定,而最大接触压力不断下降;当压差保持一致时,随着密封圈正反面的压力升高,该VD形密封圈接触面最大压力也保持相近幅值的上升;当密封圈正反面压力变化时,该密封圈结构保证了接触压力的裕度,从而保证了密封结构密封效果的稳定性。通过曲面响应法,对设计的一种带反面支撑结构的VD形密封圈进行优化,得出在压缩量7 mm,密封圈正反面压力0.9-0.6 MPa时,其密封效果最好时出现在支撑角度为9.3453°,支撑长度为59.499 mm时,优化后VD形密封圈最大接触压力提高...