摘要：本文采用分子动力学计算方法和Tersoff作用势研究了无定型碳(amorphous carbon,a-C)涂层厚度对Si C纳米纤维/Si C纳米复合材料断裂方式及力学性能的影响.分析结果发现,随着涂层厚度的增加,纳米纤维的平均应力集中系数下降,即足够厚度涂层可以同时起到增强和补韧的作用.当a-C涂层厚度t 0.3 nm时,裂纹直接穿透纤维,纳米复合材料表现出典型的脆性断裂方式;t=4.0 nm时,裂纹发生偏转,Si C纳米纤维发生拔出现象,此时纳米复合材料的拉伸强度约为无涂层纳米复合材料的4倍,断裂能则提高一个数量级.计算结果表明,a-C涂层的厚度是Si C纳米纤维/Si C纳米复合材料中产生韧性机理的重要因素,即传统微米级陶瓷基复合材料的增韧理论在纳米复合材料中仍适用.研究结果可望为设计同时具有高强度、高韧性的陶瓷基纳米复合材料提供理论基础.

摘要：通过高温试验装置在模拟井下工况温度25～350℃范围内进行了316L不锈钢的拉伸试验。结合拉伸试验数据、拉伸后微观结构以及断口形貌对316L不锈钢的25～350℃范围内的拉伸变形行为进行了探讨。应用温加工变形理论,建立了316L不锈钢在井下温度场环境中的形变本构方程。基于拉伸试验数据,计算了应变速率因子Z,变形激活能Q,建立了316L不锈钢温变形过程的流变应力计算模型,为完井设计中膨胀管膨胀施工提供了参考依据。

摘要：为研究CrAl涂层的高温氧化和拉伸行为,提高锆合金的抗高温氧化性能,采用多弧离子镀技术在锆合金表面制备CrAl涂层。利用高温热处理炉在360~1160℃和860~1160℃下分别对原始锆合金和带CrAl涂层锆合金进行氧化测试,研究二者的氧化增重行为。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对氧化前后样品的微观形貌、成分与相结构进行系统表征分析。通过原位拉伸测试对原始锆合金和带CrAl涂层试样的力学性能进行研究。结果表明:CrAl涂层氧化时通过形成致密的Al2O3和Cr2O3氧化层,显著降低了氧化增重,在1060℃高温下基体未被明显氧化。原位拉伸时CrAl涂层直到4%应变时才出现少量微裂纹,显示出较好的塑性变形能力,样品断裂前未见涂层剥落。多弧离子镀制备的CrAl涂层表现出优异的抗氧化性能,涂层与锆合金具有较好的力学相容性,该涂层具有发展成为事故容错燃料(ATF)包壳涂层的潜力。

摘要：本文采用工程上常用的铺层角，保持铺层角度序列不变，通过改变混杂方式对多向混杂复合材料在拉伸载荷作用下的力学行为进行了实验分析研究，并与单向混杂纤维复合材料力学行为进行了比较，为混杂纤维复合材料准确地进行选材和材料设计，为混杂复合材料更广泛运用提供了理论基础。

摘要：以国产第三代碳化硅纤维(SiC_(f))为增强体,通过化学气相渗透(CVI)工艺在SiC_(f)表面同时沉积热解碳(PyC)和SiC形成共沉积界面层,沉积时间为20~70 min,然后继续沉积SiC制备出致密的Mini SiC_(f)/SiC复合材料,研究复合材料的界面结构和拉伸行为。结果表明:20,40,70 min沉积时间下得到共沉积界面层的平均厚度分别为500,1100,2100 nm,界面层厚度均匀,为单层界面;当共沉积界面层厚度为1100 nm时,Mini复合材料的界面结合强度适中,拉伸强度最大,达到626.0 MPa,对应的断裂应变为0.45%。

摘要：为了探究C纤维和SiC纤维对SiC陶瓷基复合材料力学性能的影响,采用化学气相浸渗法(CVI)制备了纤维束复合材料Mini-C/SiC和Mini-SiC/SiC,测试了C纤维束、SiC纤维束、Mini-C/SiC和Mini-SiC/SiC复合材料的拉伸强度,利用两参数Weibull分布模型研究了强度分布,并观察了复合材料的断口形貌。结果表明:两参数Weibull分布可有效合理地表征强度分布,并准确地进行强度预测。Mini-C/SiC复合材料的拉伸强度高于Mini-SiC/SiC复合材料,且C纤维束和Mini-C/SiC复合材料拉伸强度的分散性低于SiC纤维束和Mini-SiC/SiC复合材料。C纤维束发生韧性断裂,SiC纤维束发生脆性断裂。当基体裂纹达到饱和状态时,Mini-C/SiC复合材料继续变形直至断裂,而Mini-SiC/SiC复合材料随即发生断裂,Mini-C/SiC复合材料的断口主要以纤维丝和纤维簇的拔出为主,而Mini-SiC/SiC复合材料的断口主要以纤维丝的拔出为主。该实验结果将为SiC陶瓷基复合材料的设计与制备提供参考与借鉴。

摘要：钢管脐带缆是由多种功能单元螺旋缠绕组成的复合结构,用于连接上部浮式设施与水下生产系统。基于ANSYS有限元软件,采用梁单元模拟构件,建立钢管脐带缆的三维有限元数值模型,研究受拉伸荷载的脐带缆在自由端可发生扭转和不可发生扭转两种约束条件下的变形行为,并与解析理论解进行对比。在有限元模型中,通过在脐带缆相邻构件之间设置线线接触模拟其相互作用,并通过设置库伦摩擦,弥补解析方法不能考虑构件之间相互接触、摩擦作用的不足,计算效率得到显著提高。有限元方法和解析方法的计算结果吻合很好,验证了有限元数值模型的准确性,为脐带缆其他荷载行为如弯曲、挤压等作用下的变形规律研究奠定了基础。

摘要：利用国产三代SiC纤维通过化学气相渗透工艺(CVI)制备不同界面厚度和基体体积分数的SiC纤维束复合材料,并对其拉伸力学行为进行研究;同时,通过有限元方法研究界面厚度和基体体积分数对SiC纤维束复合材料热残余应力的影响。有限元分析结果表明:该纤维束复合材料的界面存在较为明显的径向和环向热残余应力,而且这两种应力均随着界面厚度增加而减小,随着基体体积分数的增加而增加。拉伸实验结果表明:随着界面厚度增加SiC纤维束复合材料的拉伸强度有增大趋势,且纤维拔出长度也相应增加;但在界面厚度相同的情况下,过高的基体体积分数将导致复合材料拉伸强度和韧性下降。

摘要：海洋漂浮柔性管道是连接生产平台和浮式储油轮之间的油气传输装备,它由钢丝、帘线编织层和橡胶等通过硫化工艺粘结而成,是典型的多层缠绕层合结构。论文针对帘线层加工工艺中存在的缺陷引入帘线利用率这一参数,基于层合理论推导截面各层的各向异性刚度矩阵,得到漂浮管道整体拉伸荷载与位移关系式。开展了漂浮管道拉伸试验,通过拉伸刚度试验和理论结果对比得到确定管道的帘线利用率为84.68%。进行了内压试验,并基于已得到的帘线利用率预测管道爆破压力。理论计算与试验结果两者之间的误差为3.57%。这表明引入帘线利用率参数能够很好地刻画管道加工工艺,为漂浮管的结构设计提供了有益的参考。

摘要：目的重点研究在不同温度下猪皮肤组织的拉压行为,探讨温度和真皮层胶原质热变性对皮肤组织力学性质的影响。方法实验采用新鲜猪皮,在特殊设计的温控制拉伸系统和压缩系统条件下观察猪皮肤在不同温度下的拉压行为。结果在拉伸实验中,皮肤的刚度随着温度的升高而降低,而在压缩实验中则相反。结论温度对皮肤组织的拉伸和压缩行为都有影响:拉伸性质的变化主要是由于随着温度的升高皮肤胶原蛋白的热变性所引起,而压缩性质的变化则有可能是由于在热变性的影响下水合的变化所引起。