三维角联锁机织复合材料弯曲抗疲劳性能有限元分析

使用三维绘图软件PRO/E 5.0绘制出三维角联锁机织复合材料结构模型,借助有限元软件ANSYS Workbench对该结构模型的弯曲疲劳性能进行分析。在复合材料弯曲静力学分析的基础上,添加疲劳工具对复合材料的抗疲劳性能进行分析,通过复合材料纤维、树脂各自的寿命、损伤分布云图分析复合材料的抗疲劳性能。结果表明:弯曲载荷作用下,复合材料与弯曲压头接触的位置表现出更大的弯曲应力;这些位置在较小循环载荷作用下较早发生破坏;与测试方向平行的纬纱较经纱发生更严重的破坏。     

橡胶基芳纶纤维复合材料抗冲击性能的研究

提出一种新型的橡胶基芳纶纤维复合材料结构。应用LS-DYNA动力学软件建立模型,模拟橡胶基芳纶纤维复合材料结构在低速冲击载荷下的抗冲击性能,运用冲击试验仪器对该结构进行低速冲击试验,并将模拟数值与试验结果进行对比分析,证明该模拟方法的有效性。在验证模型的基础上,进一步研究了该结构几何参数的变换对其抗冲击性能的影响,结果表明橡胶基芳纶纤维复合材料具有优良的抗冲击性能,为橡胶基芳纶纤维复合材料在头盔和防弹衣等抗冲击领域的广泛应用奠定了基础。     

三维机织复合材料单胞模型各向异性的有限元分析

使用三维绘图软件Pro/E绘制出三维浅交弯联机织复合材料数字化结构模型,借助大型有限元分析软件ANSYS模拟单胞模型承受不同方向压缩载荷作用下的力学性能。探究在不同方向的压缩载荷作用下复合材料单胞模型的应力分布情况,并借此分析复合材料单胞模型的各向性能;以承受X方向压缩载荷的单胞模型为例,分析复合材料中纤维与树脂的受力情况。结果表明:三维机织复合材料受到压缩载荷时,表现出明显的各向异性,表现为X方向压缩性能最好,Z方向压缩性能最差;纤维作为主要承载体,承担较多载荷作用,树脂作为次要承载体,承担较少载荷作用。     

有机硅树脂/凹凸棒土紫外光固化复合材料的制备与表征

应用紫外光固化技术制备了有机硅树脂/凹凸棒土复合材料,通过热失重(TG)测试了复合材料的热稳定性能,通过FI-IR分析了纳米凹凸棒土对聚合物复合材料结构的影响,探索了凹凸棒土(ATP)对有机硅树脂结构与性能的影响关系。研究了有机硅基纳米复合材料的制备技术、结构与性能,探讨了ATP的分散机制及增强聚合物的机理,建立结构与性能之间的关系。热重分析结果表明,添加了凹凸棒土的有机硅复合材料具有更好的热稳定性。     

导读

正秦永杰等应用紫外光固化技术制备了有机硅树脂/凹凸棒土复合材料,通过热失重(TG)测试了复合材料的热稳定性能,通过FI-IR分析了纳米凹凸棒土对聚合物复合材料结构的影响,探讨了凹凸棒土(ATP)对有机硅树脂结构与性能的影响关系研究了有机硅基纳米复合材料的制备技术、结构与性能,探讨了ATP的分散机制及增强聚合物的机理,建立结构与性能之间的关系。     

二维编织复合材料管件力学性能研究进展

综述了近年来国内外对二维编织复合材料管件力学性能的研究成果及研究进展,主要包括力学性能实验研究、结构几何模型和数值仿真研究。在实验研究中介绍了二维编织复合材料管件的能量吸收性能及弹性性能,同时重点介绍了编织角及编织结构的变化对复合材料各种性能的影响的最新研究进展;在结构几何模型研究中,以细观结构、宏-细观结构模型研究为主,详细介绍了当前流行的建模方法;在数值仿真研究方面,介绍了研究人员根据二维编织成型原理以及纤维在复合材料中的取向建立的实体模型仿真分析。最后,总结当下研究中存在的问题,并对未来研究趋势进行展望。     

B4C／C复合材料高温氧化过程中的结构变化模型的研究

在用混合磨碎法制备Ｂ４Ｃ／Ｃ复合材料的基础上,考察了不同条件对复合材料氧化失重速率的影响,然后讨论了上述各因素对复合材料抗氧化性能的影响机制,并对复合材料结构与其自愈合功能的性进行了分析,在此基础上建立了复合材料高温氧化过程的结构变化模型。     

2．5维编织复合材料的细观结构与弹性性能

介绍2．5维编织工艺的概念,归纳3种较有代表性的细观结构几何模型并对比各结构模型的优缺点,从理论计算与数值模拟两方面总结2．5维编织复合材料弹性性能预测的研究成果,最后分析了几何结构及经、纬密等工艺参数对纤维体积分数（体积含量）与复合材料弹性性能的影响。     

嵌入式共固化缝合阻尼复合材料面内力学性能

为了提高复合材料的面内力学性能,提出了正交对称嵌入式共固化缝合阻尼复合材料结构,建立该结构面内等效弹性参数的数值模拟模型,通过热压罐的中温共固化工艺制备出嵌入式共固化缝合阻尼复合材料试件,利用万能试验机的拉伸测试验证本文数值模拟方法的有效性。使用有效的ANSYS有限元模型进一步分析出面内等效弹性参数E_x、E_y、G_(xy)、ν_(xy)随针距、行距和阻尼层厚度的变化规律,为嵌入式共固化缝合阻尼复合材料结构力学性能研究奠定了基础。     

网状增强相纤维棒几何建模及弹性性能研究

以网状增强相纤维棒为研究对象,采用单胞几何模型分析法将该纤维棒的整体结构分为内部单胞、外部单胞等类型,并分别建立了内单胞、外单胞的力学模型。研究结果表明:基于等应变-应力混合平均思想并结合桥联模型,可计算出复合材料内外不同结构的有效工程弹性常数。该方法可有效分析不同结构组成的纤维复合材料内部纤维束的排列方式、外部增强相各参数[如编织角、纤维束截面和纤维体积分数等]之间的关系、纤维体积分数对纤维复合材料工程弹性常数的影响规律等,通过对比仿真结果验证了该方法在预测不同结构复合材料弹性性能方面是可行的。     

芳纶纤维复合材料弯曲性能试验仿真

对叠层结构芳纶纤维织物增强复合材料的弯曲性能试验进行仿真,分析±45°纤维铺层对复合材料弯曲性能的影响.参照GB/T 3356-1999弯曲性能试验,生成了4种不同铺层结构小尺寸试样的几何模型,建立了三点弯曲试验的有限元模型,计算得到了试样的应力场结果,预测了试样的弯曲弹性模量及弯曲强度.结果表明:±45°芳纶纤维铺层将提高叠层结构的弯曲性能,为叠层结构的铺层优化设计提供了技术支持.     

三维编织复合材料的细观结构与力学性能

归纳、梳理了三维编织复合材料细观结构表征方面较有代表性的单胞模型,分析、比较各结构模型的优缺点,从理论分析与试验测试两方面总结三维编织复合材料刚度和强度性能的研究成果与进展,探讨了细观结构表征与力学性能预报中存在的主要问题,并展望今后的研究重点与发展方向。     

基于ESAComp 3.0的三轴向经编针织复合材料拉伸性能计算

多轴向经编织物是由玻璃粗纱通过一定规律铺层,由经编针织纱沿纵向缝编而成的多层织物。本文研究的多轴向经编针织物由4个系统的纱线组成,即0°纱、±45°纱及经编纱。本文为简化分析,复合材料拉伸性能计算时将经编纱的力学性能等效至基体。基于ESAComp3.0建立复合材料细观结构简化模型,数值计算三轴向经编复合材料拉伸性能。     

2.5D编织复合材料弹性性能的分析和实验验证

研究2．5D编织细观结构,分析了其单元体模型,建立了2．5D编织复合材料弹性性能分析预报模型。研究了2．5D编织物的复合成型工艺,制作试件并通过实验值与理论预测值的对比,验证了该方法的正确性。     

复合材料层合板雷击损伤数值模拟研究

复合材料导电性差,雷击损伤严重危及到复合材料飞机结构安全。研究建立了复合材料层合板雷击损伤数值模拟的三维有限元模型。首先给出雷击电流作用下复合材料层合板的热-电耦合控制方程,然后建立基于层合板温度分布的单元失效和材料热电性能衰减准则,通过ABAQUS有限元软件的热电耦合分析模块中添加用户子程序USDFLD实现复合材料层合板雷击损伤数值模拟。预测结果与试验结果对比表明,该模型可准确预测复合材料层合板雷击损伤的损伤形状、面积和深度。     

复合材料加筋层合板准静态压痕实验研究及数值分析

利用ABAQUS有限元程序所建立了一种基于用户子程序USDFLD和Hashin强度准则的复合材料损伤计算模型,用该模型对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下主要发生的纤维拉伸破坏、纤维微屈破坏、基体拉伸破坏、基体压缩破坏、层间拉伸破坏、层间压缩破坏这几种基本损伤模式进行分析。对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下进行损伤全过程数值研究,利用该有限元模型预测复合材料层合板静压痕力作用下的荷载-位移曲线以及凹坑深度与静压痕力的关系曲线。数值仿真与实验结果吻合较好,表明该损伤模型方法的可行性。复合材料层合板加筋后拐点处的凹坑深度明显加大,达到0.84mm。通过对加筋板的刚度和强度失效规律的分析,为进一步的复合材料格栅加筋结构(如飞机结构中复合材料后压力框)的性能分析提供参考。     

基于HAJIF系统的汽车复合材料防撞梁设计

复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成形等许多优异特性,将其用于汽车结构上,可比常规的金属结构减重25%～30%,并可明显提高车辆性能。与金属结构相比,汽车复合材料A柱、侧围、地板等零部件结构设计过程中强度、刚度及稳定性因素复杂,尤其在复合材料铺层缺乏工程经验时,设计周期较长、设计结果很难快速应用到工程中。针对上述问题,以自主结构CAE软件HAJIF系统为基础,联合其工程材料数据库、强度模型数据库,考虑设计过程中强度、刚度及铺层工艺性等因素,构建了较为完备的汽车复合材料结构分析流程,开发形成了汽车复合材料结构专用分析软件。应用开发的软件,完成了车身复合材料防撞梁的设计及分析。零部件结构性能仿真分析精度与通用商业软件基本相当,研究成果及开发的软件为复合材料结构设计及分析提供了技术及工具基础。     

纳米蒙脱土复合填充PP的增韧增强研究

通过直接熔融插层法制得聚丙烯纳米蒙脱土复合材料，测量了复合材料的力学性能及熔体流动速率。通过扫描电镜(SEM)照片分析了复合材料的相态结构；通过偏光显微镜(PLM)对不同蒙脱土添加量的复合材料的结晶结构进行了分析。结果表明，添加蒙脱土能提高聚丙烯的拉伸性能和冲击性能．且当添加量为3％(质量分数)时，力学性能最好。     

玻纤增强树脂基复合材料电磁兼容性能研究

根据对树脂基复合材料电磁兼容性能要求分析,给出了树脂基复合材料电磁兼容设计中应该注意的几个问题;通过金属网的优选、表面处理、结构性能表征及电磁屏蔽效能表征,得出了电磁兼容复合材料的设计方法,从试验研究可以得出,采用金属网对复合材料进行改性,可以满足复合材料的结构性能和电磁兼容性能的要求。     

基于编织结构的针刺复合材料拉伸性能预测

基于针刺石英/石英复合材料的细观结构,建立了考虑编织结构的单胞模型;引入周期性边界条件以及体素单元(Voxel)网格,建立单胞的有限元分析模型;假设针刺复合材料的非线性力学行为主要由基体产生,将针刺过程对复合材料力学性能的影响等效为复合材料基体性能的改变,使用J2塑性模型对基体性能进行修正;采用最大主应力准则、Mises应力准则以及Tsai-Wu失效准则作为各组分材料的失效判据,并将纤维束的失效模式进行区分,根据主损伤模式对相应方向的刚度性能进行折减,模拟了针刺石英/石英复合材料在单轴拉伸载荷下的渐进损伤过程。得到的仿真结果与试验曲线较为吻合,并且利用修正的基体本构模型,较好地表现了针刺复合材料的非线性特征。在完成以上工作的基础上,分析了经线纬线所成角度对复合材料拉伸性能的影响,可为后续针刺复合材料的力学性能设计提供一定的理论依据。