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基于剪滞理论的气压砂轮基体设计及性能研究

基于剪滞理论的气压砂轮基体设计及性能研究

作者：郑孟翔浙江工业大学

学位级别：硕士

激光强化技术是现今最具代表性的现代化模具表面处理工艺,能大大提高模具表面的疲劳强度、硬度等,其中模具表面40%以上为自由曲面。目前模具自由曲面的光整加工主要由技能熟练的操作工人完成,这种加工方式不仅耗费大量的人力、物力和时... 详细信息

激光强化技术是现今最具代表性的现代化模具表面处理工艺,能大大提高模具表面的疲劳强度、硬度等,其中模具表面40%以上为自由曲面。目前模具自由曲面的光整加工主要由技能熟练的操作工人完成,这种加工方式不仅耗费大量的人力、物力和时间,并且经过激光强化后自由曲面的表面形貌不一,又具有高硬度、高耐磨等特点,人工操作很难保证每一处均有良好的光整效果。软固结磨粒气压砂轮光整加工技术的提出为激光强化后的自由曲面的加工提供了一种高质量、高效率的光整方式。本文将结合对现有软固结磨粒气压砂轮的研究基础,为进一步提高气压砂轮对自由曲面的材料去除能力,提高气压砂轮基体的仿形能力,对气压砂轮基体进行优化设计研究,具体研究内容将从以下几个方面开展：1)介绍短纤维增强气压砂轮基体的剪切滞后理论模型,基于该理论模型研究纤维-纤维之间的应力传递,纤维-橡胶之间的应力三维分布。对短纤维增强橡胶基复合材料进行强度拉伸预测、弹性模量预测并给出其预测公式,提出剪滞理论泊松比预测方程。2)确定气压砂轮基体的材料和成型工序,通过SEM扫描电镜分析气压砂轮基体内部短纤维在橡胶中的分散情况。利用Instron测试机对短纤维增强复合材料试样进行拉伸实验,研究其强度极限。对比分析弹性模量实验数值与由剪滞理论模型计算得到的理论数值。3)仿真分析不同邵氏硬度气压砂轮的光整加工过程,不同短纤维含量气压砂轮应力变化与形变范围,与工件呈不同角度接触的气压砂轮对工件的光整加工情况并对气压砂轮进行模态分析。4)对气压砂轮进行光整加工试验研究,提出其光整效果评价指标,对比仿真结果,验证其准确性。

关键词：模具自由曲面剪切滞后理论短纤维增强气压砂轮基体拉伸强度弹性模量

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短柱增强体金属基复合材料的剪切滞后分析

短柱增强体金属基复合材料的剪切滞后分析

作者：刘延超沈阳工业大学

学位级别：硕士

金属基复合材料的很多方面的性能都要比以往的复合材料有优势。金属基复合材料的比强度高和比模量高都是相对的性能优势，而且抗磨损性强，化学稳定性好，热膨胀系数也比较小。而对于高分子材料而言，金属基复合材料导电性和耐热性更好... 详细信息

金属基复合材料的很多方面的性能都要比以往的复合材料有优势。金属基复合材料的比强度高和比模量高都是相对的性能优势，而且抗磨损性强，化学稳定性好，热膨胀系数也比较小。而对于高分子材料而言，金属基复合材料导电性和耐热性更好。由于这些有优势的性能，它将要变成机动车，重工业，航天业等很多领域传统金属材料的优先代替材料。而在金属基复合材料的开发中应用剪切滞后理论进行分析，在变形和力学性能方面都具有很大的现实意义和价值。本文将在前人研究成果的基础上，结合弹性力学的知识和剪切滞后模型研究中空短柱增强体金属基复合材料应力分布情况，具体内容如下：（1）利用单胞模型对复合材料进行模拟，将中空增强体的体积分数和长径比等参数简化，利用边界条件建立基体的应力平衡方程并求解基体应力表达式。通过对基体和增强体的单元体单独分析，得出基体与增强体轴向应力表达式。选取中空碳纳米管材料利用推导公式进行分析研究，选取Sic/Al材料应用剪切滞后修正理论与利用本文公式计算的结果对比，误差很小。（2）利用轴对称有限元模型进行模拟，应用ANSYS软件建立中空增强体的复合材料三维实体的二维模型，求解出金属基复合材料的基体与增强体应力分布以及增强体与基体界面的应力分布。进而研究了中空增强体不同内径与不同长径比等对应力应变关系以及应力分布和应力传递的影响。（3）将Sic/Ti的金属基复合材料数据以及各种材料参数带入计算得出的公式，求得不同内径大小，长径比的复合材料的应力分布的数值，应力应变关系，进而与数值模拟得到的结果进行比对，得到的结果比较相近，分布规律基本一致，进一步证明了计算结果的可靠性。

关键词：金属基复合材料中空增强体剪切滞后理论有限元法

三维层内混杂复合材料当纤维断裂时的动应力集中

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西安交通大学学报 1983年第6期 88-93页

作者：郑国英西安交通大学应力91

一、前言在复合材料的断裂的研究中,纤维断裂产生的应力集中是必须考虑的因素Hedgepeth[1]关于单层复合材料在纤维断裂时的静应力集中和动应力集中系数的计算得到广泛的应用.嵇醒,Hsiao和Chou[2]计算了二层混杂复合材料的动应力集中系数... 详细信息

一、前言在复合材料的断裂的研究中,纤维断裂产生的应力集中是必须考虑的因素Hedgepeth[1]关于单层复合材料在纤维断裂时的静应力集中和动应力集中系数的计算得到广泛的应用.嵇醒,Hsiao和Chou[2]计算了二层混杂复合材料的动应力集中系数,并讨论了混杂复合材料的混杂效应.Tai[3]的硕士论文计算了三维层内混杂复合材料当纤维断裂时的静应力集中和动应力集中,他的结果关于静应力集中系数较为满意,关于动应力集中系数由于数值计算中作

关键词：纤维断裂复合材料静应力西安交通大学动应力集中系数剪切滞后理论

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基于短纤维增强的复合气压砂轮基体性能研究

农机使用与维修 2016年第10期 1-3页

作者：姜文雍郑孟翔卜雪钢余丽霞厉志安衢州职业技术学院机电工程学院浙江衢州324000 杭州汽车高级技工学校杭州310005 松下家电研究开发(杭州)有限公司杭州310018 中国计量大学质量与安全工程学院杭州310018

为了提高自由曲面高效光整加工效率,将软固结气压砂轮光整技术应用到模具加工中。提出了一种通过添加天丝短纤维,提高气压砂轮基体力学性能的新方法。运用有限元软件,仿真分析了不同纤维质量分数的气压砂轮对模具表面光整加工时的应力... 详细信息

为了提高自由曲面高效光整加工效率,将软固结气压砂轮光整技术应用到模具加工中。提出了一种通过添加天丝短纤维,提高气压砂轮基体力学性能的新方法。运用有限元软件,仿真分析了不同纤维质量分数的气压砂轮对模具表面光整加工时的应力及应变变化情况,验证了随着短纤维质量分数增大,气压砂轮基体的仿形能力越好,其材料去除能力也越强。

关键词：剪切滞后理论短纤维增强复合气压砂轮基体力学性能仿形能力有限元

短纤维增强金属基复合材料应力分布的剪切滞后分析

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复合材料学报 1999年第4期16卷 94-100页

作者：连建设江中浩扬德庄董尚利吉林工业大学材料科学与工程学院长春130025 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

使用弹性理论和剪切滞后分析，推导出了基体和纤维应力场分布表达式，研究了纤维体积分数、纤维长径比和基体屈服强度等对应力分布和应力传递的影响。研究表明，基体和纤维应力分布及基体的塑性行为具有明显的不均匀性，基体与纤维之间... 详细信息

使用弹性理论和剪切滞后分析，推导出了基体和纤维应力场分布表达式，研究了纤维体积分数、纤维长径比和基体屈服强度等对应力分布和应力传递的影响。研究表明，基体和纤维应力分布及基体的塑性行为具有明显的不均匀性，基体与纤维之间存在明显的应力传递和应变分配。

关键词：金属基复合材料剪切滞后理论应力应变分布

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界面相多重开裂对纤维强度的影响

复合材料学报 1994年第4期11卷 49-54页

作者：贺鹏飞王浩伟吴人洁上海交通大学复合材料研究所

当纤维表面的界面相（如涂层）较脆时，纤维发生断裂之前界面相一般会发生多重开裂的损伤，这种损伤裂纹垂直于纤维轴向，故能导致纤维强度下降。本文以四相（纤维，界面相，基体，复合材料）圆柱体模型为基础，并假设界面脱粘后不再传... 详细信息

当纤维表面的界面相（如涂层）较脆时，纤维发生断裂之前界面相一般会发生多重开裂的损伤，这种损伤裂纹垂直于纤维轴向，故能导致纤维强度下降。本文以四相（纤维，界面相，基体，复合材料）圆柱体模型为基础，并假设界面脱粘后不再传递剪应力。首先用剪切滞后理论求得了界面相发生多重开裂后，纤维、界面相中的应力集中系数，以及界面上的剪应力，并同时考虑了纤维与界面相间界面部分脱粘的影响；然后，假设纤维强度统计特性用Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示，从而根据界面相多重开裂在纤维中引起的应力集中系数Ｋ＿ｆ得到广纤维破坏概率的变化。最后利用界面脱粘区的大小，定性研究了界面剪切强度τ＿０对纤维强度的影响，结果表明：存在一个最佳的界面剪切强度τ＿０，使界面相多重开裂对纤维强度的影响最小。

关键词：界面相多重开裂纤维强度剪切滞后理论

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棒状混杂复合材料加强筋拉伸破坏机理研究

棒状混杂复合材料加强筋拉伸破坏机理研究