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应用超声疲劳试验技术,对两种高强度钢在20 kHz频率下105～1010循环周次的疲劳性能进行了测试分析.结果表明:应力比R=-1时,D38MSV5S钢与100C6钢在105～1010循环周次之间,试样仍会发生疲劳断裂,疲劳强度随循环次数的增加而下降;R=0.1时,D38MSV5S钢在106～107循环周次之间会出现疲劳强度.与30 Hz频率下常规疲劳试验数据比较发现,频率对100C6钢的疲劳性能影响不大;R=-1时,D38MSV5S钢20kHz频率下的SN曲线略低于30 Hz频率下的S-N曲线,当R=0.1时,频率对D38MSV5S钢疲劳性能的影响更为明显.在超高周疲劳循环下,疲劳破坏主要起源于试样内部夹杂物.

关键词: 超高周疲劳 , S-N曲线 , 高强度钢 , 裂纹源

复合材料多排螺栓连接钉载分配的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 , 韩志仁

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2006.01.010

利用ANSYS9.0软件对多排螺栓连接复合材料板构件各螺栓的承载比例进行了三维有限元分析.在分析过程中综合考虑了复合材料特性、螺栓与复合材料板及复合材料板与复合材料板之间的摩擦和接触、复合材料板上的预紧力、以及螺栓和复合材料板的约束条件.将所得结果与采用电阻应变计测量得到的试验结果进行了比较,两者吻合较为一致,说明利用该软件分析载荷分配问题有效可行.研究结果表明:四排单列螺栓连接复合材料板构件外侧两螺栓将承受较大载荷,其值约为内侧螺栓承载的2倍;对螺栓连接复合材料板而言,螺栓材料性能对各个螺栓的承载比例影响不大;螺栓承载比例受到孔边应力集中的影响,其载荷分配与复合材料孔边应力集中系数基本呈一一对应关系;适当施加预紧力有助于降低构件的平均受载水平;采用双剪连接时钉载分配均匀性优于单剪连接;在铺层比例不变的情况下仅增加铺层数量对钉载分配的影响不显著.

关键词: 复合材料 , 螺栓连接 , 钉载分配

干涉对复合材料疲劳寿命影响的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 , 白颢昱

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2006.04.013

通过拉-拉疲劳试验与理论分析,研究了间隙配合与干涉配合两种不同连接形式对机械连接复合材料接头疲劳寿命的影响,以及不同干涉量对干涉配合复合材料接头疲劳寿命的影响.研究结果表明:复合材料干涉配合接头的疲劳寿命远远高于间隙配合接头的疲劳寿命;干涉量对复合材料干涉配合接头的疲劳寿命有较大影响,所研究的干涉配合模型的最佳干涉量为 1%～1.4%.

关键词: 复合材料 , 干涉配合 , 疲劳寿命

复合材料修补件的强度和疲劳性能

王清远 , 陶华

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2003.01.007

复合材料贴片修补损伤金属结构件已被证明是一种可靠的低成本高效益结构补强延寿方法.对复合材料贴片修补前后的含裂纹7075-T6铝合金薄板进行了拉伸和疲劳性能研究.结果表明,修补后构件的强度和疲劳寿命都明显提高,随着硼-环氧复合材料补片层的增加,修补铝合金板的疲劳扩展速率显著下降,疲劳寿命可获得10倍以上的改善.基于Rose分析解发展了一个简单的疲劳寿命预测模型,通过与试验结果比较证明了该模型的简单有效.

关键词: 复合材料修补 , 复合材料贴片 , 铝合金 , 强度 , 疲劳性能

干涉配合复合材料强化机理的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 , 白颢昱

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2007.01.016

通过有限元分析与理论推导,系统研究了应力集中、残余应力、预紧力对复合材料干涉配合接头疲劳寿命的影响.研究结果表明:复合材料干涉配合接头的有效应力集中系数小于复合材料间隙配合接头的有效应力集中系数;复合材料干涉配合接头在配合部位具有较高的残余压应力;预紧力对整个接头的有效应力集中系数有一定缓解作用,随着预紧力的增大复合材料板上的应力集中系数有缓慢减小趋势.

关键词: 有限元 , 复合材料 , 干涉配合 , 强化机理

一种高强度钢的超高周疲劳及热耗散研究

邵闯 , 陶华 , 薛红前

材料导报

利用超声疲劳试验设备在20kHz频率下研究了一种高强度钢的超高周疲劳性能,试验持续到109次循环,得到了室温环境及不同循环比(R=0.01和R=0.1)的SN曲线,试验结果显示.疲劳强度在105～109次循环范围内随着循环次数的增加而减小.断面表面的SEM检查结果表明,疲劳裂纹的生成导致疲劳损伤,且亚表面裂纹起源在长寿命范围内.试验结果表明,试件全寿命的99.87%贡献于亚表面裂纹的形成.

关键词: 超高周疲劳 , 高强度钢 , 鱼眼 , 红外成像 , 超声疲劳

干涉配合复合材料多排机械连接钉载分配的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 ,

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2006.05.015

利用ANSYS9.0软件对复合材料多排环槽铆钉连接构件各钉承载比例进行了三维有限元分析.在分析过程采用静态接触算法模拟环槽铆钉与复合材料板的干涉配合过程,并综合考虑了复合材料特性、环槽铆钉与复合材料板及复合材料板与复合材料板之间的摩擦和接触、复合材料板上的预紧力、以及螺栓和复合材料板的约束条件.分析计算结果与试验结果基本一致,说明采用该软件和静态接触算法来模拟复合材料干涉配合过程是可行的.研究结果表明,四排单列干涉配合复合材料板构件外侧两紧固件将承受较大载荷,但是各紧固件承载比例趋于均匀.

关键词: 复合材料 , 干涉配合 , 环槽铆钉 , 钉载分配

分数阶无衍射光束的实验研究

陈光明 , 陶华 , 蒲继雄

量子电子学报 doi:10.3969/j.issn.1007-5461.2011.05.002

实验研究了轴棱锥聚焦分数阶涡旋光束获得分数阶贝塞尔光束.研究结果表明；当分数阶涡旋光束通过轴棱锥聚焦后,获得的分数阶贝塞尔光束其横截面上的光强分布具有高阶无衍射贝塞尔光束的特点；在轴棱锥后的最大准直距离内,光斑的形状基本保持不变,即呈现出很好的无衍射传输特性；另外还研究了轴棱锥角度改变对分数阶贝塞尔光束的影响,实验结果表明,轴棱锥的角度越大时,横截面光强图中的中心空心越小.

关键词: 物理光学 , 分数阶贝塞尔光束 , 轴棱锥聚焦 , 分数阶涡旋光束

锂辉石/SiCp紫砂陶的抗热震性能

王俊 , 王平 , 简觉非 , 邓义群 , 漆小鹏 , 李之锋 , 刘斌

材料热处理学报

采用水冷-强度法测试表征了锂辉石/SiCp紫砂陶试样抗热震性能,结合SEM、XRD等测试分析手段进行物相、微观组织形貌方面分析,在SiCp含量为9％条件下,重点研究锂辉石含量(0 ～32％)对紫砂陶试样力学和热学性质的影响.结果表明,锂辉石含量为16％时,紫砂陶试样抗折强度达到最大值83.37 MPa;含量为24％时,平均热膨胀系数最低,强度保持率达到53.07％最高值,抗热震性能最好;莫来石和β-锂辉石固溶体晶相含量随锂辉石含量增大而增多;试样热震后断口出现裂纹,沿晶断裂是试样断裂的主要方式.

关键词: 紫砂陶 , 锂辉石 , 抗折强度 , 抗热震性