T300/QY8911复合材料层合板梁动力响应试验研究

本文采用实验方法研究了Ｔ３００／ＱＹ８９１１复合材料层合板梁的固有频率、阻尼和稳态响应行为,并对不同的测量方法进行了讨论。在不同频率外界动荷载激励作用下,测定复合板梁的幅频响应曲线,试件的固有频率和模态阻尼的实测结果与有限元计算结果进行比较。测出的幅频响应曲线,为有限元方法进行复合材料结构应分析时选择合理结构阻尼描述形提供实验依据。     

玻/碳纤维混杂复合材料层合板的振动特性研究

为了获取玻/碳纤维混杂复合材料层合板的振动特性,以玻/碳纤维混杂复合材料层合板为研究对象,基于有限元分析软件ANSYS Workbench分析了夹芯混杂、层间混杂两种混杂方式下的复合材料层合板的振动特性,得到了层合板的混杂类型、铺设厚度、长宽比、铺设角度对玻/碳纤维混杂复合材料层合板固有频率的影响规律。结果表明:夹芯混杂方式的前五阶固有频率高于层间混杂方式;两种混杂方式的前5阶固有频率随着铺设厚度的增加而增大;固有频率随着长宽比的增大而减小,且第四、五阶固有频率随长宽比的变化最为显著;不同的玻璃纤维铺设角度对两种混杂方式下的固有频率影响显著。     

基于数字图像相关方法的复合材料层间剪切性能研究

层间剪切强度是评价复合材料层合板层间力学性能的一项重要指标。首先,按照ASTM D 2344开展了复合材料层合板短梁剪切试验,研究了CCF300/5228复合材料层合板层间剪切性能。其次,基于数字图像相关方法得到了不同载荷作用下层间全场位移和应变分布。最后,利用ABAQUS建立了复合材料层合板有限元模型,分析了复合材料层合板层间位移及应变分布,并与数字图像相关计算结果进行了对比。研究表明,数字图像相关方法试验结果与有限元分析结果具有较好的一致性。数字图像相关方法能够实时监测层合板层间应变分布,进而预测层间剪切破坏位置,为复合材料层间剪切性能研究提供有效的全场应变监测手段。     

层合板弯曲问题的一种解法

用最小势能原理求解对称角铺设层合板的弯曲问题，提出了一种不同于传统的双重三角级数的挠度函数的形式，不仅适用于简支边界，也适用于固定边界，给出了算例。并与文献[1]中的结果作了比较。表明此方法是有效的。     

含预置分层复合材料层合板低速冲击损伤分析

以T300/QY8911碳纤维复合材料层合板为研究对象，利用三维Hashin失效准则对层内损伤进行预测，引入Cohesive界面单元模拟层间分层破坏，使用Camanho刚度退化准则确定材料参数退化方案，并编写了用户材料子程序Vumat，利用ABAQUS软件对预置不同分层损伤复合材料层合板低速冲击过程进行了数值仿真模拟。在冲击载荷作用下研究层合板的动力学响应，得到不同预置分层对层合板总分层损伤面积的影响，同时分析了冲击过程中冲击点位移随时间变化的规律。结果表明：预置分层位置离层合板中间层越远，层合板抵抗冲击承载能力越弱。预置分层的分层数目越多，层合板的刚度越低，层合板抵抗冲击承载能力越弱。在预置分层的两侧，层间分层损伤面积呈塔状分布。含预置分层层合板受到冲击时，预置分层对分层损伤的扩展具有一定的抑制作用。     

复合材料层合板静压痕试验及全过程数值分析

复合材料层合板在静压痕力作用下主要发生层间分层、基体开裂、基体压缩破坏、纤维断裂和纤维压坏这几种损伤模式。本文利用ABAQUS有限元程序,对在静压痕力作用下的复合材料层合板建立一个基于Hashin强度准则的全过程模型,并对各层各单元进行损伤演判。利用有限元模型对碳纤维NCF材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线进行预测,并模拟层合板的损伤全过程,以及预测凹坑深度与静压痕力的关系曲线。对层合板进行静压痕试验,测试复合材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线,并在试验过程中用凹坑深度仪测量层合板的凹坑深度。将数值模拟与试验结果比较,两者结果较为吻合。     

基于改进双种群遗传算法的复合材料层合板铺层优化设计

针对复合材料层合板铺层优化设计过程中易出现的算法早熟及收敛慢的问题,结合多种群遗传算法和自适应遗传算法,提出一种引入自适应算子的改进双种群遗传算法。在算法过程中以对称复合材料层合板为例进行验证,通过Patran建立有限元初始模型,采用Matlab编写遗传算法主程序及数据传递程序,实现对Nastran的输入输出文件的读写,并在以Tsai-Wu准则为基础确立的适应度函数下,对复合材料层合板的铺层顺序进行优化。对比传统遗传算法,结果表明该改进算法能够明显提高优化效率,并能够有效收敛于全局最优解,对解决复合材料结构优化设计问题有一定的指导意义。     

FRP层合板低速冲击损伤特性研究现状与展望

纤维增强复合材料层合板(FRP)由于具有比强度高、比模量高、可设计性强等特性,在工程领域得到越来越广泛的应用。但是低速冲击造成的损伤对层合板力学性能的影响非常显著,导致其强度和刚度下降。本文针对近年来纤维增强复合材料层合板低速冲击作用下的损伤研究进行了综述和回顾,重点介绍了试验研究方法、模拟计算研究方法、FRP层合板损伤性能表征方法,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。     

层合板复合材料层间剪切破坏特征检测系统的开发

为了弥补目前层合板复合材料层间剪切强度测试方法———三点及四点法的不足 ,本文利用传感器技术开发了复合材料层间剪切破坏特征检测系统 ,此系统具有准确测出层合板剪切破坏起始位置、剪切破坏的扩展方向及剪切破坏的速度等功能 ,而且造价低、操作方便     

基于ANSYS的复合材料层合板的拉伸失效模拟

基于ANSYS的APDL语言开发复合材料层合板的拉伸失效模块,实现有限元分析的参数化建模和累积失效分析.采用Solid64宴体单元建立复合材料层合板的三维模型,依据改进的三维Haisin失效准则对结构单元进行失效判断,并对失效单元进行刚度退化.当失效单元贯穿所有单层时,复合材料层合板结构彻底失效.通过对铺层方式为[0/45/-45/90]s复合材料层合板结构拉伸模拟,探讨其拉伸破坏形式,得到层合结构的最终拉伸强度,并把其拉伸强度与文献实验结果进行对比,得到的结果与实验一致.该方法简便直观,便于工程运用.     

复合材料/混凝土复合板件的动力分析解

本文探讨用于复合材料／混凝土复合板件动力分析的一种等效非经典理论方法，给出了基本方程和适用于各种边界条件的一般解法，求得固有频率、振型及动力响应的解析解，从而为这类新型复合构件的工程分析提供一种较为简便而实用的计算方法。     

修复对含分层损伤复合材料层合板振动特性的影响

本文工作是通过对含不同大小分层层合板结构分析,讨论拉伸和剪切修复刚度对含层间分层损伤复合材料层合板振动特性的影响.基于修补分层损伤结构变形特点,将含损层合板的基板、上子板和下子板采用Mindlin板单元离散,而损伤区修复效应以虚拟连接单元模拟,建立相应的有限元分析模型和计算方法.通过对含损层合板的振动分析,讨论并验证本文提出的修复分层损伤模拟连接单元模型的可能性和正确性,依据拉抻和剪切修复刚度对含损层合板固有频率的分别影响与综合影响,得到对分层损伤复合材料层合板修补的指导性原则.     

复合材料层合板低速冲击承载能力的细观力学有限元模型

将复合材料细观力学桥联模型与有限元软件ABAQUS结合,用于分析层合板受低速冲击作用的极限承载能力.通过确定组分材料是否破坏来判断单层板是否破坏,对破坏后的单层实施一种常系数刚度衰减.将细观力学本构模型、针对组分材料的破坏判据以及刚度衰减模式编制成用户子程序VUMAT,为ABAQUS求解层合板的极限冲击响应提供一种自定义材料模型.只需要输入纤维和基体的材料参数、纤维体积含量等有限数据并且无须单层板的实验数据,就能顺利实施复合材料层合板结构的冲击承载能力分析.所计算的层合板的挠度-时间曲线以及横向冲击力-时间曲线与实验值吻合良好,说明本文的方法是有效的.     

钢外筒-FRP内筒复合材料烟囱在地震作用下的响应分析

用FRP内筒与钢外筒一起组成套筒式新型复合材料烟囱结构。然而,玻璃钢复合材料烟囱结构的分析较为罕见,目前还没有相应的设计规范,其设计和计算较为困难。结合ANSYS有限元分析软件应用振型分解反应谱法研究钢外筒-FRP内筒复合材料烟囱结构在地震作用下的动力特性和地震响应,应用Tsai-Wu强度比理论对其进行了校核,并与相同结构尺寸的钢烟囱在相同地震作用下的响应结果进行了对比分析,探讨该新型烟囱结构的优势与可行性,为其抗震设计提供可靠的参考。     

计算阵列感应测井响应的积分方程法

开发了积分方程法计算阵列感应测井仪器各子阵列在轴对称二维地层模型中的响应。积分方程法的计算区域只是二维电导率异常剖面而不是整个剖面,可以大大提高计算精度。以纵向成层地层作为背景地层(即原状地层),以所推导的纵向成层背景地层的Green函数为基础,考虑到模型中存在井眼和侵入带的情况,采用积分方程计算出接收线圈在这种地层模型中的感应电动势和实、虚部视电导率。     

板锥网壳结构复合材料层合板的屈曲分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理,技术经济效益良好的新型空间结构形式.本文结合复合材料力学理论和复合材料结构力学(板壳理论),采用组合结构有限元对复合材料层合板自身的局部稳定性和主要影响因素进行全面和深入的研究,研究复合材料板锥网壳结构的受力性能,为复合材料板锥网壳结构设计和层合板铺层设计提供理论上的依据,得出了可应用于工程实践的重要结论.     

基于随机机会约束规划的复合材料层合板固有频率的铺层角优化设计

对具有随机弹性常数的复合材料层合板的固有频率优化问题进行研究。从单层板的刚度矩阵出发,给出层合板的刚度特性及一阶固有频率最大化的确定性模型,再根据Liu提出的随机机会约束理论,建立了一阶固有频率最大化的Maximax及Minimax的机会约束规划模型,根据试验及随机理论假设弹性常数服从经验分布,给出了弹性常数的经验分布随机数产生及处理随机机会约束的算法,再给出了基于随机模拟的遗传算法求解方法。最后给出了一个具体的复合材料层合矩形板在四边简支边界条件下基频优化的实例,验证了基于随机模拟的遗传算法求解的有效性。     

板锥网壳结构复合材料层合板的强度分析

板锥网壳结构是一种受力性能合理、技术经济效益良好的新型空间结构形式.本文结合复合材料力学理论和复合材料结构力学(板壳理论),采用组合结构有限元对复合材料层合板自身的强度和主要影响因素进行全面和深入的研究,研究复合材料板锥网壳结构的受力性能,为复合材料板锥网壳结构设计和层合板铺层设计提供理论上的依据,得出了可应用于工程实践的重要结论.     

Thermomechanical properties and deformation behavior of a unidirectional carbon-fiber-reinforced shape memory polymer composite laminate

A shape memory polymer (SMP) demonstrates large reversible deformation functionality upon exposure to heating stimuli. In this study, the thermomechanical properties and deformation behavior of a unidirectional carbon-fiber-reinforced SMP composite (SMPC) laminate were studied. The findings can be used as a basis to design angle-ply laminated plates, woven laminated plates, or special laminated structures used for space deployment. The fundamental static and dynamic mechanical properties of SMP and SMPC were characterized. The fiber-reinforced SMPC exhibited local postmicrobuckling behavior and obtained a high-reversible macroscale strain of 9.6%, which enabled the high-reversible deformation to be used for foldable structures in space. The state of critical failure of bending deformation was determined through microscale morphology observations and provided the upper limit in the design of SMPC structures. The evolution of the key shape memory properties (e.g., recovery speed and recovery ratio) during deformation cycles was characterized, and it offered the general recovery performance of a space deployable structure. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2020 , 137, 48532.