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现代制造技术与装备 2024年第S2期 104-106页

作者：李英科杨杰西南交通大学力学与航空航天学院

文章采用试验的研究方法对多层异质结构复合材料的固化变形进行研究。结果表明零件的铺层结构对最终变形有很大影响。试验为多层异质复合材料零件的固化变形提供了一定的参考。

关键词：复合材料多层异质固化变非对称铺层

体外脱钙对牛股骨松质骨拉伸和断裂性能影响的实验研究

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中国测试 2024年

作者：张梦雪包陈吴志懿西南交通大学力学与航空航天学院应用力学与结构安全四川省重点实验室

为研究不同程度骨质疏松对松质骨力学性能及骨小梁结构分布的影响，本文采用体外脱钙方法对牛股骨松质骨进行了不同程度的骨质疏松模拟，开展了不同脱钙程度牛股骨松质骨的拉伸和断裂试验。研究结果表明，不同脱钙程度对松质骨的拉伸和... 详细信息

为研究不同程度骨质疏松对松质骨力学性能及骨小梁结构分布的影响，本文采用体外脱钙方法对牛股骨松质骨进行了不同程度的骨质疏松模拟，开展了不同脱钙程度牛股骨松质骨的拉伸和断裂试验。研究结果表明，不同脱钙程度对松质骨的拉伸和断裂性能都有显著影响，但因其骨小梁分布特征差异，难以直接判断其影响规律。孔隙率和分形维数能够一定程度反映骨小梁分布特征，脱钙剂浓度越高，试样的分形维数越低。松质骨的弹性模量、抗拉强度随着孔隙率的增加而减小，随着分形维数的增加而增大。松质骨的断裂性能随着孔隙率的增加而减小，随着分形维数的增加而提高。

关键词：牛股骨松质骨体外脱钙拉伸性能断裂性能孔隙率分形维数

碳纳米管增强空心微点阵材料的制备及其压缩性能

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热加工工艺 2024年

作者：吕新颖刘龙权施健行浙江运达风电股份有限公司上海交通大学航空航天学院

结合聚合物投影微立体光刻增材制造技术、碳纳米管镍磷纳米化学镀复合镀层制备工艺以及化学刻蚀法制备了一种碳纳米管碳纳米管增强空心微点阵材料，开展了原位压缩试验，并对其力学性能进行了分析。通过对空心微点阵材料开展原位压缩试... 详细信息

结合聚合物投影微立体光刻增材制造技术、碳纳米管镍磷纳米化学镀复合镀层制备工艺以及化学刻蚀法制备了一种碳纳米管碳纳米管增强空心微点阵材料，开展了原位压缩试验，并对其力学性能进行了分析。通过对空心微点阵材料开展原位压缩试验发现，在镀层中加入3.08wt%的碳纳米管，可使空心微点阵材料的弹性模量提高2.4～2.6倍、压缩强度提高2.0～2.9倍。应用剪切滞后模型和Halpin-Tsai模型，对碳纳米管的强化效应进行了细观力学分析，发现碳纳米管对材料的力学强化效应主要是由碳纳米管和镍磷非晶相的相互作用引起的剪切滞后效应和剪切带阻滞效应。研究方法和成果对于提高空心微点阵材料的力学性能强化乃至其工程应用，具有重要的现实意义。

关键词：碳纳米管空心微点阵材料制备压缩性能

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二自由度车辆垂向振动系统的Hopf分岔

四川轻化工大学学报（自然科学版） 2024年第4期37卷 11-18页

作者：安金凯乐源西南交通大学力学与航空航天学院成都611756

建立了一类以空气弹簧拟合的具有高阶非线性项的二自由度车辆垂向振动系统模型,采用非自治系统的多尺度法得到系统的平均化方程,应用数值模拟方法获得分岔点邻域的分岔图及相图,研究了系统在正弦激励下的Hopf分岔。再通过投影法计算分... 详细信息

建立了一类以空气弹簧拟合的具有高阶非线性项的二自由度车辆垂向振动系统模型,采用非自治系统的多尺度法得到系统的平均化方程,应用数值模拟方法获得分岔点邻域的分岔图及相图,研究了系统在正弦激励下的Hopf分岔。再通过投影法计算分岔点处的第一李雅普诺夫系数并根据其正负判断分岔类型,通过数值模拟方法得到系统的相轨迹图,采用解析法和数值法对Hopf分岔点邻域内的动力学现象进行分析。结果表明:当外激励频率ω和固有频率ω2的接近程度在0.0114附近时系统发生亚临界Hopf分岔,在分岔点的邻域内稳定焦点失稳形成不稳定焦点;当外激励频率ω和固有频率ω2的接近程度在0.0621附近时,系统将发生超临界Hopf分岔,在分岔点邻域内稳定极限环变为稳定焦点。

关键词：非自治系统多尺度法投影法 Hopf分岔

固体发动机绝热层横观各向同性超弹性本构模型

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固体火箭技术 2024年

作者：陈胜豪王春光李群西安交通大学航天航空学院复杂服役环境重大装备结构强度与寿命全国重点实验室

固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维，其力学行为难以准确表征，为了建立考虑短纤维影响的本构模型，针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向（0°）与垂直于压延方向（90°）的拉伸实验，验证了绝热层材料内部短... 详细信息

固体火箭发动机绝热层因内部存在短纤维，其力学行为难以准确表征，为了建立考虑短纤维影响的本构模型，针对芳纶短纤维增强三元乙丙橡胶材料开展了平行于压延方向（0°）与垂直于压延方向（90°）的拉伸实验，验证了绝热层材料内部短纤维近似定向分布的假设；同时基于断面SEM图像分析了绝热层材料的纤维抽离、纤维断裂、基体损伤等失效行为。基于实验观测，在应变能密度函数中引入纤维项，建立了适用于绝热层材料的横观各向同性超弹性本构模型，并通过0°、45°和90°单轴拉伸实验验证了该模型的准确性，不同角度预测误差均在10%以内。最后，利用该模型给出了在不同方向上绝热层简单变形的应力响应表达式。

关键词：固体火箭发动机绝热层横观各向同性超弹性模型短纤维增强橡胶材料

高熵合金CoCrFeMnNi尺寸依赖性的纳米压痕模拟

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四川轻化工大学学报（自然科学版） 2024年第2期37卷 1-8页

作者：牛帅张灿师明星西南交通大学力学与航空航天学院成都611756

采用分子动力学方法模拟了CoCrFeMnNi高熵合金的纳米压痕变形过程,并针对压头尺寸和压入晶向两种因素对该材料力学性能影响方式及其相应的微观结构演化机理进行了研究。通过赫兹曲线拟合验证了模拟的正确性,研究结果表明:随着压头半径从... 详细信息

采用分子动力学方法模拟了CoCrFeMnNi高熵合金的纳米压痕变形过程,并针对压头尺寸和压入晶向两种因素对该材料力学性能影响方式及其相应的微观结构演化机理进行了研究。通过赫兹曲线拟合验证了模拟的正确性,研究结果表明:随着压头半径从3 nm增至6 nm,材料会出现塑性延迟现象,且硬度随之减小,沿[001]、[110]、[111]3种压入方向分别减少了9.78%、4.62%和12.97%;随压头尺寸的增大,位错长度和密度整体均呈增长趋势;但当压头尺寸增大到一定程度时,沿着晶向[110]、[111]的压入过程中会出现位错环脱落现象,导致在个别工况下位错密度并无增长。整体上看,随着压头尺寸的增大,CoCrFeMnNi高熵合金材料中开动的滑移系增多,并且塑性变形增大。

关键词：分子动力学纳米压痕模拟压头尺寸硬度位错

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转子-机匣耦合系统碰摩非线性特征研究

四川轻化工大学学报（自然科学版） 2024年第2期37卷 16-22页

作者：赵先锋杨洋曾劲杨翊仁西南交通大学力学与航空航天学院成都611756

转子-机匣碰摩问题是航空发动机中最常见故障之一。在临界转速附近,转子振动幅值会急剧增大,超过转子-机匣初始间隙就会引起碰摩。为了进一步探究碰摩机理,建立了考虑阻尼的非线性碰摩力模型并将其耦合在转子-机匣系统模型中,采用四阶Ru... 详细信息

转子-机匣碰摩问题是航空发动机中最常见故障之一。在临界转速附近,转子振动幅值会急剧增大,超过转子-机匣初始间隙就会引起碰摩。为了进一步探究碰摩机理,建立了考虑阻尼的非线性碰摩力模型并将其耦合在转子-机匣系统模型中,采用四阶Runge-Kutta法求解,给出了不同转速下转子-机匣系统的响应分岔图,研究了转子-机匣系统的振动响应。同时,分别讨论了碰撞恢复系数、碰摩间隙对转子运动和碰摩力的影响。结果表明:碰撞恢复系数减小会导致转子-机匣嵌入深度增大,从而导致碰摩力增大。碰摩间隙会改变碰摩的频率,且随着间隙的减小,碰摩的频率增大。

关键词：转子碰摩非线性分岔耦合系统

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用于厚壁结构中激励低频SH导波的换能器

四川轻化工大学学报（自然科学版） 2024年第1期37卷 27-34页

作者：张尧阚前华苗鸿臣西南交通大学力学与航空航天学院成都611756

零阶水平剪切波(SH_(0)波)因其独特的非频散(即波速不随频率改变)特性在厚壁板壳结构的智能监测中具有可观的应用前景。然而,当前能够在厚壁板壳结构中激励单模态低频SH_(0)波的换能器十分匮乏。鉴于此,本研究设计了一种低频SH_(0)波压... 详细信息

零阶水平剪切波(SH_(0)波)因其独特的非频散(即波速不随频率改变)特性在厚壁板壳结构的智能监测中具有可观的应用前景。然而,当前能够在厚壁板壳结构中激励单模态低频SH_(0)波的换能器十分匮乏。鉴于此,本研究设计了一种低频SH_(0)波压电换能器,该换能器由两个反对称布置的厚度剪切压电晶片和一个含有微结构的基底构成。有限元仿真和实验结果表明,该压电换能器可以在45~65 kHz频率范围内激励高信噪比的SH_(0)波,且能够将SH_(0)波的能量聚焦在两个相反的主方向。此外,基底中的微结构设计可以提高换能器激励的SH_(0)波的信噪比,基底有微结构的换能器所激励的SH_(0)波的信噪比比基底无微结构的换能器提高了277%。本研究所提出的压电换能器可为在厚壁板壳结构中激励单模态的低频SH_(0)波提供一个可行的途径。

关键词：导波水平剪切波压电换能器结构健康监测厚壁结构

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双质量块薄膜型声学超材料的隔声特性分析

四川轻化工大学学报（自然科学版） 2024年第3期37卷 1-8页

作者：杜金树贺宇翔李翔宇西南交通大学力学与航空航天学院成都611756

基于超材料隔声原理设计了一种双质量块薄膜型声学超材料结构,通过试验和有限元方法对其隔声性能进行了研究,并基于数值方法进一步研究了其隔声特性影响因素。结果表明:所设计的双质量块薄膜型声学超材料在中低频区域能产生两个传声损... 详细信息

基于超材料隔声原理设计了一种双质量块薄膜型声学超材料结构,通过试验和有限元方法对其隔声性能进行了研究,并基于数值方法进一步研究了其隔声特性影响因素。结果表明:所设计的双质量块薄膜型声学超材料在中低频区域能产生两个传声损失峰值;增加薄膜上质量块半径或厚度会使传声损失曲线整体向低频区域移动;增加质量块之间距离会使第一个隔声峰对应频率和第二隔声峰对应频率出现先减小后增大的变化规律,当质量块之间距离在1.2 mm左右时,第一隔声峰对应频率的极小值为440 Hz,当质量块之间距离在2.4 mm左右时,第二隔声峰对应频率的极小值为685Hz;减小薄膜厚度或预应力会使传声损失曲线整体向低频区域移动。

关键词：薄膜型声学超材料低频隔声多隔声峰双质量块 COMSOL

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飞机前起落架模型的Hopf分岔及控制研究

动力学与控制学报 2024年第8期22卷 13-22页

作者：张瑜张文乐源西南交通大学力学与航空航天学院成都610031

以一类单轮式飞机前起落架动力学模型为研究对象,将非光滑项进行光滑拟合后,通过坐标变换将系统转化为规范形.运用Hopf分岔理论计算了系统的极限环曲率系数,根据它的符号判断Hopf分岔的类型,并通过数值模拟验证了理论推导的正确性.对系... 详细信息

以一类单轮式飞机前起落架动力学模型为研究对象,将非光滑项进行光滑拟合后,通过坐标变换将系统转化为规范形.运用Hopf分岔理论计算了系统的极限环曲率系数,根据它的符号判断Hopf分岔的类型,并通过数值模拟验证了理论推导的正确性.对系统施加线性反馈控制器,分析控制参数对系统Hopf分岔行为的影响;对系统施加非线性立方反馈控制器,通过幅值计算公式,讨论控制参数对极限环幅值的影响.结果表明,线性控制器能使系统的Hopf分岔点后移,从而减小Hopf分岔的不稳定区域;非线性控制器在不改变系统Hopf分岔点的情况下,能减小Hopf分岔产生的极限环的幅值.该结果可以为飞机前起落架系统的结构优化提供一定理论指导.

关键词：起落架 Hopf分岔极限环曲率系数线性反馈控制非线性立方反馈控制