平板型复合材料格栅结构载荷重构研究Ⅰ:前向响应模型

先进复合材料格栅结构(AGS)在航空、 航天结构工程中有着广泛的应用前景。本文作者针对低速冲击载荷作用下先进复合材料格栅结构的载荷重构进行了研究。本文中研究了平板型复合材料格栅结构在横向低速冲击载荷作用下的前向响应近似模型。考虑AGS板蒙皮/肋的弯剪耦合效应和截面偏心距e, 对平板型复合材料格栅结构的等效刚度模型进行了改进。基于改进的等效刚度模型和非对称Mindlin板理论, 建立了平板型格栅结构的前向响应近似模型及其状态空间表达式, 应用傅立叶展开求解了低速横向冲击载荷作用下的结构响应, 并通过数值试验验证了该方法的实用性与可靠性。该部分研究将为平板型复合材料格栅结构的载荷重构 Ⅱ : 逆向重构的研究提供前提条件和理论基础。      

多模光纤传感器复合材料固化实时监测研究

设计了一种新型光纤传感器，提出通过测量光纤末端近场模斑谱监测光纤埋置周转树脂折射率的变化。     

智能结构中的少模光纤传感器

介绍了在智能结构中具有广泛应用前景的光模光纤传感器，对其原理，组成和性能进行了评述，并讨论了一些存在的问题和今后的研究方向。     

[绿色制造工艺和系统]复合材料电池箱真空辅助树脂灌注快速成形工艺

分析了几种复合材料零部件常规的制作工艺,针对电池箱的结构特点,提出了材料和结构一体化的真空辅助树脂灌注（VARI）快速成形工艺,并且采用液体成形模拟分析软件PAM-RTM确定了工艺方案和工艺参数。VARI工艺与传统双面模具的树脂传递模塑(RTM)工艺相比,节省了大量的工装设备和工序,降低了成本。为了验证所采用的工艺方法的可行性,实际制作了样件,结果表明所采用的工艺方法实现了快速、低能量消耗且绿色环保的目的。     

奥氏体化工艺对1800 MPa级热冲压钢弯曲性能的影响

采用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)技术和透射电镜(TEM)等分析了1800 MPa热冲压钢经不同工艺奥氏体化后的显微组织、脱碳层及析出物形貌,利用力学实验机和弯曲夹具研究了奥氏体化工艺对其弯曲性能的影响。结果表明：在较低的奥氏体化温度加热淬火后实验钢基体存在非马氏体组织;随着奥氏体化温度的升高实验钢的最大弯曲力先升高后下降,而弯曲角度呈现下降趋势;延长加热保温时间会使得实验钢的表面脱碳层逐渐加深,弯曲角度升高,最大弯曲力下降。热冲压淬火后实验钢仍然存在一定程度的各向异性,但随着加热温度的升高,横纵向性能差异逐渐减小。采用870℃加热5 min后热冲压,实验钢可以获得抗拉强度和弯曲角度分别达到1883 MPa和54.5°的综合性能。     

热处理工艺对空气硬化钢S800AH组织及性能的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、室温拉伸检测等方法研究了热处理工艺对空气硬化钢S800AH显微组织和力学性能的影响。结果表明:空气硬化钢在空冷状态下即获得了大量的马氏体和粒状贝氏体;随热处理温度的升高,空气硬化钢的奥氏体化程度增加,强度先升高后略有下降,屈服强度、抗拉强度在900℃时达到最大,分别为781 MPa和1007 MPa。空气硬化钢具有较高的抗回火性能,当回火温度在500℃以下时,屈服强度和抗拉强度分别仍高于700 MPa和800 MPa。回火过程中细小弥散的析出物抑制了回复与再结晶,同时具有析出强化作用,使得钢具有优良的综合力学性。     

考虑单向复合材料复杂微观结构的细化单胞模型

通用单胞模型常被应用在复合材料细观力学分析上。但原始的通用单胞模型存在求解量大、计算效率低的问题。该文对其改进,建立了以子胞界面细观应力为未知量的细化单胞模型。利用该模型研究复杂的微观结构包括纤维截面形状/排列方式,界面相材料属性/几何厚度,夹杂/空隙对单向纤维复合材料宏观弹性常数的影响。通过与其他研究方法和试验数据对比证实了该预测模型具有更高的计算效率,计算精度和更广泛的普适性。该文模型子胞划分更细致,克服了原始通用单胞模型无法分析复杂微观结构的不足。有望将损伤力学引入该模型中建立一个有力的分析工具,来进行复合材料结构宏/细观多尺度损伤力学分析。     

阳极氧化工艺对纤维-铝合金层板力学性能的影响

通过改变铝合金表面阳极氧化工艺参数, 研究了阳极氧化电压和时间对玻璃纤维-铝合金(GLARE)层板抗拉强度和层间剪切强度的影响。通过SEM观察了铝合金表面Al₂O₃多孔膜和层板断面形貌, 分析了铝合金/树脂胶接界面对层板力学性能的影响。结果表明, 阳极氧化电压为20 V时, GLARE层板抗拉强度和层间剪切强度随着阳极氧化时间延长而增大, 在20 min时出现最大值, 继续延长阳极氧化时间, 层板强度随之下降; 阳极氧化时间为20 min时, GLARE层板抗拉强度和层间剪切强度随着阳极氧化电压增大而增大, 在20 V时出现最大值, 继续增大电压, 强度随之下降。     

平板型复合材料格栅结构的增强改进与参数设计

在拉挤-互锁平板型复合材料格栅结构的制作演示基础上, 提出了几种增强改进的方法, 并实现了一种平板型复合材料格栅结构的制造。借助有限元模型, 考虑到结构的力学性能和制作工艺, 对结构的最优化几何参数进行了研究, 建立了加帽增强平板型格栅结构几何参数的初步设计方法。      

碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度及微观结构

研究了碳纳米管纤维的微观结构和拉伸性能,并进一步分析了其与环氧树脂形成界面剪切强度及微观结构。采用单丝断裂试验测试了碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料体系的界面剪切强度,结合单丝断裂过程中的偏光显微镜照片、复合材料的拉曼谱图和断口扫描电镜照片,研究了碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料界面的微观结构。结果表明: 碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度约为14 MPa;在碳纳米管纤维和环氧树脂形成界面的过程中,环氧树脂可以浸渍纤维,形成具有一定厚度的复合相,这种浸渍过程和界面相的形成都有利于碳纳米管纤维与基体之间的连接。