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基于Abaqus軟件建立3D層壓板有限元模型,采用虛擬裂紋擴(kuò)展技術(shù)(Virtual Crack Closure Technology,簡(jiǎn)稱"VCCT")模擬分層界面。為接近真實(shí)物理模型,引入幾何擾動(dòng)。以含圓形分層區(qū)的層壓板為研究對(duì)象,進(jìn)行非線性后屈曲分層模擬。根據(jù)后屈曲分層擴(kuò)展分析結(jié)果,以Paris模擬疲勞分層的萌生及擴(kuò)展,研究復(fù)合材料低周疲勞特性。復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于小型無(wú)人機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu),蜂窩夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要滿足無(wú)人機(jī)使用技術(shù)的不斷發(fā)展的要求。就某小型無(wú)人機(jī)彈射試驗(yàn)破壞的問(wèn)題,基于經(jīng)典梁彎曲理論與Reissner剪切理論薄面板的基本假設(shè)進(jìn)行了分析模型建立與工程估算分析,并與有限元結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果為上面板應(yīng)力偏差為3%,下面板應(yīng)力偏差為10.8%,與試驗(yàn)破壞結(jié)果具有較好的一致性。研究結(jié)果表明,該工程估算方法對(duì)實(shí)際蜂窩夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。采用針入度指數(shù)(PI)法,針入度黏度指數(shù)(PVN)法,復(fù)數(shù)模量指數(shù)(GTS)法分別對(duì)基質(zhì)瀝青、SBS改性瀝青以及橡膠瀝青的溫度敏感性進(jìn)行了評(píng)價(jià).結(jié)果表明:采用PI和PVN評(píng)價(jià)SBS改性瀝青和橡膠瀝青的溫度敏感性存在局限性;采用GTS評(píng)價(jià)橡膠瀝青的溫度敏感性更加合理,但仍存在不足.分析上述3種評(píng)價(jià)方法后,認(rèn)為采用基于存儲(chǔ)模量及損耗模量溫度敏感性的復(fù)數(shù)指數(shù)(CNI)法來(lái)評(píng)價(jià)橡膠瀝青的溫度敏感性更具實(shí)用性.

采用2種線吸收系數(shù)相差較大的常用內(nèi)標(biāo)物Al2O3和ZnO,對(duì)用QXRD/Rietveld法測(cè)定的水泥熟料各晶相含量結(jié)果進(jìn)行校正,并由此推算出無(wú)定形相含量,同時(shí)對(duì)2種內(nèi)標(biāo)物的標(biāo)定性能進(jìn)行對(duì)比分析.結(jié)果表明:水泥熟料中的結(jié)晶較差相及非晶相含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)為32.3%,含量較多,不可忽略;校正后各晶相C3S,C2S,C3A和C4AF的含量分別為38.8%,15.3%,4.9%和8.7%;對(duì)于水泥樣品而言,Al2O3較ZnO具有更好的標(biāo)定性能.通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)海洋曝露試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室海水浸泡試驗(yàn),采取分層取樣和化學(xué)分析方法,應(yīng)用氯離子三維擴(kuò)散理論,研究了普通混凝土和高性能混凝土在海洋大氣區(qū)、潮汐區(qū)、水下區(qū)和實(shí)驗(yàn)室海水浸泡下的Cl-擴(kuò)散系數(shù)變化規(guī)律.結(jié)果表明,混凝土的Cl-擴(kuò)散系數(shù)隨著曝露時(shí)間的增加而降低,高性能混凝土的抗Cl-擴(kuò)散性優(yōu)于普通混凝土.在Khatri計(jì)算模型的基礎(chǔ)上,提出了考慮劣化效應(yīng)系數(shù)的海工混凝土使用壽命計(jì)算模型.該模型計(jì)算結(jié)果與Clear經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突疚呛?解決了Khatri計(jì)算模型結(jié)果與實(shí)際壽命不相符的問(wèn)題.測(cè)試并分析了VARI用不飽和聚酯樹(shù)脂DS326PT-1在動(dòng)態(tài)升溫及恒溫條件下的粘度變化,建立了工程粘度模型,并通過(guò)該模型來(lái)預(yù)測(cè)適用于VARI(真空輔助成型工藝)的低粘度工藝窗口。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,該粘度模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好,可為VARI工藝過(guò)程的模擬與參數(shù)優(yōu)化提供有效的參考數(shù)據(jù)。

界面缺陷對(duì)復(fù)合材料的性能有著顯著的影響,基于彈性力學(xué)以及能量原理基本理論,利用基于界面上應(yīng)力連續(xù)而位移有一定突變的無(wú)厚度彈簧模型,對(duì)含界面缺陷的材料性能進(jìn)行了探究。得出界面的非完善參數(shù)、纖維相體積分?jǐn)?shù)對(duì)材料的縱向與橫向彈性模量、泊松比以及應(yīng)力的影響規(guī)律。并將計(jì)算結(jié)果與完善界面、開(kāi)孔的經(jīng)典結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果表明,利用非完善界面參數(shù)預(yù)測(cè)含缺點(diǎn)界面的材料性能并進(jìn)行應(yīng)力分析比利用完善界面模型計(jì)算的結(jié)果更。為評(píng)價(jià)高模量瀝青的低溫抗裂性能,選取彎曲蠕變勁度試驗(yàn)、單邊切口彎曲梁試驗(yàn),比較了蠕變勁度、斷裂韌度、斷裂能等指標(biāo)的適用性.結(jié)果表明:不同種類高模量瀝青的斷裂韌度存在較大差異,采用蠕變勁度則無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)價(jià)其低溫抗裂性能;瀝青的斷裂能排序與瀝青混合料的臨界彎曲應(yīng)變能排序一致,因此斷裂能適宜作為高模量瀝青低溫抗裂性能的評(píng)價(jià)指標(biāo).鑒于不同種類高模量瀝青的低溫抗裂性能差異顯著,建議通過(guò)瀝青試驗(yàn)、瀝青混合料試驗(yàn)對(duì)其低溫抗裂性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),以保證高模量瀝青材料的應(yīng)用效果.利用自行研制的粗集料形態(tài)特征研究系統(tǒng)(MASCA),采用數(shù)字圖像處理技術(shù),提出了以軸向系數(shù)與圓度這2個(gè)指標(biāo)來(lái)表征粗集料的二維形狀特征.研究表明:隨著集料粒徑的增大,其軸向系數(shù)呈下降趨勢(shì),巖性特征與集料的軸向系數(shù)間并無(wú)密切關(guān)聯(lián).卵石顆粒的圓度顯著地接近于1,石灰?guī)r、花崗巖、玄武巖和安山巖這4種集料的巖性特征對(duì)其圓度影響不大.