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一种模量双向变化的梯度复合平面梁的级数解

杨青 , 刘卫平 , 余木火 , 郑百林 , 晏冬秀 , 陈萍 , 贾丽杰 , 魏冉

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160324.002

3D打印技术的发展使复杂梯度结构的制造更加容易,有必要对复杂梯度问题的求解开展研究;目前,关于梁结构模量沿轴向或厚度方向梯度变化问题的研究已经较多,但对模量沿2个方向同时变化的研究较少.因此,通过复数形式傅里叶分解的方法对模量以指数形式沿厚度方向和轴向同时变化梯度平面复合梁问题进行了求解.首先,采用弹性力学半逆解法得到了问题的四阶变系数偏微分控制方程的通解;然后,利用级数展开,求解了对称载荷作用下该梁的特解;最后,通过与有限元结果进行对比,说明了级数解的正确性.结果表明:当梯度双向变化时,梁结构的应力分布和变形情况更加复杂,模量较高的位置应力较大,而模量较低的位置应力较小.提出的级数解还可推广至其他相关的梯度双向变化非均匀平面和半平面问题的研究.

关键词: 复数形式傅里叶分解 , 模量双向变化 , 梯度复合平面梁 , 通解 , 级数解

复合材料固化变形预测的理论模型?

杨青 , 刘卫平 , 晏冬秀 , 贾丽杰 , 魏冉 , 徐鹏 , 余木火

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.011.011

复合材料在固化过程中不可避免会发生变形问题，因此，需要建立相关理论模型对固化变形进行预测。理论分析可以深入揭示固化变形的内在原因，为试验和生产提供指导。根据已有的科研成果，比较了基于几何变形关系、层合板理论、材料力学理论和弹性力学理论等几个典型的理论模型，分析了其预测机理与适用范围，为复合材料固化变形的控制预测提供一定帮助。

关键词: 复合材料 , 固化变形 , 预测 , 理论模型

低碳钢在高温共焦激光扫描显微镜下马氏体相变的原位观察研究

班丽丽 , 温娟 , 史学星 , 刘卫平

冶金分析 doi:10.3969/j.issn.1000-7571.2011.12.001

利用高温共焦激光扫描显微镜,对低碳钢进行了马氏体相变的原位动态观察.结果表明,实验用低碳钢在连续冷却过程中形成板条马氏体,Ms点约为373℃,Mf点约为300℃.板条马氏体主要在退火孪晶处以及奥氏体晶界及其角隅处形核,或者在先形成的板条处形核,再以60°或120°角向奥氏体晶内生长.板条束的形成也有两种类型,一类以先形成的板条为基准逐步形成彼此平行的板条束,另一类则由先形成的板条触发60°或120°方向的板条.最终构成正三角形、平行四边形等几何形状.

关键词: 高温共焦激光扫描显微镜 , 低碳钢 , 马氏体相变 , 原位动态观察

热补仪挖补修理复合材料蜂窝夹层结构

孙凯 , 晏冬秀 , 孔娇月 , 魏冉 , 刘卫平

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2014.2.010

利用热补仪进行复合材料蜂窝夹层结构的挖补修理实验研究.利用热电偶测试热补仪修补复合材料蜂窝夹层结构的面内及厚度方向的温度分布;采用光学显微镜观察不同修补层数下的HTS/977-2与HTS/MTM44-1两种预浸料在热补仪固化下的内部质量;并测试不同损伤程度下蜂窝夹层试验件修补后的侧压性能及弯曲性能.结果表明:使用热补仪修补蜂窝夹层结构时在厚度方向上温度分布不均匀,因此在面板及芯子损伤、穿透损伤情况下,应采用分步修理;热补仪对单次修补层数具有局限性,修补材料特性不同,单次修补固化层数上限不同,对HTS/977-2,热补仪最佳单次固化层数为4层或5层,对HTS/MTM44-1,热补仪最佳单次固化层数为10层以上;试验中不同损伤程度的蜂窝夹层结构试验件进行热补仪修补后,侧压强度达到完好状态的79.9％以上,弯曲强度达到完好状态的89.4％以上,验证了热补仪挖补修理复合材料蜂窝夹层结构的可行性.

关键词: 蜂窝夹层结构 , 热补仪修补 , 温度分布 , 侧压强度 , 弯曲强度

应变硬化指数n值与拉伸控制模式及拉伸速率关系的探讨

谭洪锋 , 王萍 , 杨雷 , 李学涛 , 刘卫平

物理测试

对Hollomon关系式σ=k·∈n所定义的应变硬化指数n值的力学本质进行了不同拉伸控制模式下的解析,通过单向拉伸实验分析了不同拉伸速率对n值的影响.研究表明:应变硬化指数n值不是常数,而是与控制模式有关的变量;由于多晶体金属材料塑性变形过程的时间性特点,提高拉伸速率会降低n值;拉伸在均匀塑性变形阶段推荐使用应变速率控制模式.由于是静载倚拉伸试验,采用较低的拉伸速率使得拉伸各项特征值更接近真实值.

关键词: 应变硬化指数 , 控制模式 , 拉伸速率

底液对石灰水法制备氢氧化镁沉降性能的影响

刘卫平 , 徐徽 , 程俊峰 , 李贵 , 石西昌 , 杨喜云

材料导报

以氯化镁为镁源,石灰水为沉淀剂,分别采用正向、反向、双向和双向底液4种滴定方式制备氢氧化镁,其中双向底液合成方式最佳.研究了氯化钙底液浓度、体积对氢氧化镁沉降性能的影响.研究表明,氯化钙溶液质量分数为15 ％、溶液体积为50mL时,氢氧化镁沉降性能最佳.研究了不同反应体系活度积对氢氧化镁沉降性能的影响,结果表明,氯化钙溶液质量分数和体积的增加都有利于反应体系过饱和度的降低.

关键词: 氢氧化镁 , 石灰水 , 过饱和度 , 双向底液 , 溶液活度积 , 沉降性能

硼掺杂对金刚石薄膜生长特性的影响

刘卫平 , 余庆选 , 田宇全 , 廖源 , 王冠中 , 方容川

无机材料学报

采用HFCVD方法制备了掺硼金刚石薄膜,通过扫描电子显微镜和X射线衍射光谱对样品的表面形貌及结构进行了分析.结果表明,随着硼含量的增加,薄膜中晶粒的取向由(100)变为(111),然后趋向于无序化.硼的掺入同样影响到孪晶晶粒的形态及生长因子α,使得α变小.通过对样品的Raman光谱分析,得出在适当的硼掺杂浓度下,孪晶的出现使金刚石薄膜中的应力得到松弛,从而中心声子线Raman位移红移较小.

关键词: 孪晶 , HFCVD , boron doping diamond films , null

修理工艺对边缘封闭蜂窝夹层结构弯曲性能的影响

郭霞 , 关志东 , 刘遂 , 晏冬秀 , 刘卫平 , 孙凯

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.12.005

采用四点弯加载方式研究含损伤的边缘封闭蜂窝夹层结构修理后的弯曲性能,同时分析损伤直径、损伤类型和修理设备对修理板弯曲性能的影响.结果表明:所有修理板的抗弯强度恢复率基本处于90％以上;热压罐固化比热补仪固化效果稍好;胶接质量好的前提下,损伤大小对修理效果没有影响,然而损伤越严重,对胶接质量的要求就越高;修理后结构中央的抗弯强度恢复率比结构边缘损伤的高.

关键词: 蜂窝夹层结构 , 挖补修理 , 抗弯强度 , 破坏模式 , 强度恢复率

Li1-xCrxFePO4的微波合成研究

徐徽 , 刘卫平 , 苏元智 , 石西昌 , 杨喜云

材料导报

采用机械球磨结合微波法合成了Cr3+掺杂锂离子电池正极材料Li1-xCrx FePO4.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和恒电流充放电测试研究了Cr3+掺杂方式和掺杂量对样品的物相结构、形貌和电化学性能的影响.实验结果表明,微波法可以快速合成Li1-xCrx FePO4正极材料；以共沉淀掺杂方式合成的样品Li0.99 Cr0.01FePO4具有最好的电化学性能,在室温下以20mA/g进行充放电测试,其首次放电容量为153.59mAh/g,10次循环之后还有149.29mAh/g,容量保持率为97.20%.

关键词: LiFePO4 , 正极材料 , Cr3+掺杂 , 微波 , 锂离子电池

稀土离子(La3+,Eu3+)掺杂纳米TiO2的光催化性能

孙俊英 , 孟大维 , 刘卫平 , 汪新星 , 王革

稀有金属 doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2008.04.022

采用溶胶-凝胶法制备了Eu3+, La3+掺杂纳米TiO2粉体, 并采用亚甲基蓝为目标降解物考察了稀土掺杂对TiO2光催化活性的影响.实验表明: 适量的La3+掺杂可以提高TiO2的光催化活性, 最佳掺杂浓度为0.3 mol%;La3+掺杂后降解反应符合一级反应动力学,H2O2的加入会使其反应速率大大提高;0.25 mol% Eu3+掺杂在日光灯下较紫外灯下显示出更好的光催化活性, 这可能由于Eu3+掺杂导致了TiO2吸收光谱范围的整体红移;通过XRD图谱分析可以看出La3+、 Eu3+掺杂均可以抑制TiO2的晶型转变, 减小光催化剂的平均粒径, 掺杂后其平均粒径均约为10 nm, TEM结果与XRD大致吻合.

关键词: 溶胶-凝胶法 , 纳米TiO2 , 稀土掺杂 , 光催化活性

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