高低温老化对碳纤维增强复合材料层间力学性能的影响

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)层间力学性能在温度环境中的老化失效行为,设计了CFRP层间拉伸、层间剪切和弯曲实验,选取高温(80℃)、低温(-40℃)和高低温循环(-40℃～80℃)3种老化环境,分别进行0(未老化)、5、10、15、20、25、30天的老化实验,采用傅里叶变换红外光谱分析(FTIR)和差示扫描量热法(DSC),对CFRP老化前、后的化学成分变化和玻璃态转换温度(Tg)进行测试分析,并测试分析了CFRP层间失效强度随老化时间的变化规律,通过宏观断面和微观分析揭示层间性能的老化作用机理。结果表明:在高温和高低温循环老化作用下,通过FTIR发现CFRP官能团的变化趋势和程度大致相同,并且通过DSC发现CFRP老化后发生了化学键的断裂。高温和高低温循环老化后CFRP层间力学性能总体上发生了一定程度的退化,且衰减幅度比较接近,发现CFRP撕裂主要是纤维/基体界面开裂引起的,纤维发生断裂并且纤维表面比较光滑,说明老化使纤维丝与基体的界面结合力显著下降。但是,低温老化对CFRP层间性能的影响不明显。     

汽车覆盖件成形模面快速等距算法

通过对网格法等距的研究,指出基于有限元网格的等距所要满足的三个基本条件：网格连续、单元法线一致和等距的合理性。提出一种高效快速的法线一致性算法：种子单元法;推导了在单元局部坐标系下判断等距合理性的计算方法,并且保证了等距前后单元所在平面之间的距离尽可能地接近所要等距的距离。工业复杂成形件的模拟结果验证了该算法的有效性。     

0.618法在一步成形模拟方法中的应用

合理地选择冲压件的毛坯外形 ,可以提高板料的成形性 ,同时也可以提高材料利用率。本文着重研究了一步成形模拟方法中松弛因子对收敛的稳定性和收敛效率的影响问题 ,提出了一种基于 0 618法的松弛因子优化算法 ,并且设计编制了计算程序。通过球冠、L形件、行李箱盖外板、T形件 4个算例 ,与一系列未经优化的固定松弛因子结果进行了比较 ,验证了此方法的有效性     

基于FTIR分析的CFRP-铝合金粘接接头剩余强度预测

对CFRP-铝合金粘接接头在湿热环境下的老化行为及机理进行了研究.将接头在80℃/95％相对湿度环境下老化不同周期,然后进行准静态拉伸、剪切测试.分析总结接头剩余强度及失效形式变化规律,并结合胶粘剂红外光谱分析,揭示老化机理.结果表明:湿热老化造成接头强度显著下降,变化规律近似服从指数函数;老化前、后接头断面均以内聚失效为主.随着老化周期的增加,胶粘剂-基材界面出现损伤并不断加剧.由于胶粘剂的增塑,老化后接头失效断面变得相对粗糙;胶粘剂在湿热环境下主要发生水解反应,出现断链现象,同时在老化初期胶粘剂发生后固化.胶粘剂退化是造成接接头强度下降的主要原因.建立了粘接接头剩余强度快速预测方法,采用该方法可以通过测试胶粘剂化学特性,实现老化后接头的剩余强度预测.     

基于构件内力优化的车身结构轻量化设计

针对细长杆件的轴向承载能力要远大于其他非轴向的承载能力的特性,提出了基于构件内力优化的车身结构轻量化设计理念。从构件受力合理的角度来实现客车车身骨架轻量化,即通过对整车结构的力流分析,得到车身结构整体及主要构件受力特性,找出整车骨架中的高应力及低应力区域。进一步对高应力或低应力杆件的内力成分和应力成分进行分析。在保证强度的基础上,从结构受力合理的角度出发,挖掘整车轻量化的潜力。最后结合某款全承载式客车进行了相应的轻量化设计,在降低结构最高应力的前提下实现减重220kg。     

湿热环境对Sikaflex-265铝合金粘接接头失效强度的影响

为了研究湿热环境对车辆上粘接结构机械性能的影响,本文选取4个温度点和5个湿度点进行组合,对单搭接接头进行了试验测试。通过对试验数据进行统计分析,获得了接头平均失效强度随温度和湿度的变化规律。利用响应面分析判断湿热环境对接头失效强度影响的显著性,并获得了环境因素对试验结果影响的合理数学模型。研究结果表明:接头平均失效强度在一定湿度水平下随温度增加呈指数衰减,在一定温度水平下随着湿度增加呈二次多项式衰减,且温度对接头平均失效强度的影响更加显著。     

板料冲压胀形过程有限元模拟与弯曲效应

采用厚曲壳大变形有限元方法，研究具有重要工业应用意义的方盒形件冲压胀形过程中的力学行为，并与实验结果进行比较，进而考察板材在冲压成形过程中弯曲效应的影响以及正确选择单元模式的必要性。     

用厚度阈值法改善深拉延冲压件坯料形状预测精度

将作者首次提出的厚度阈值法应用到基于逆有限元原理的坯料形状预测算法中,有效地改进了深拉延冲压件坯料形状预测的精度,并以某汽车油底壳拉延件为实际算例,分别用改进前和改进后的算法,对其坯料形状进行预测,预测结果与实际坯料形状的对比结果验证了本文方法的有效性。     

局部减缩积分曲面展开单元在某汽车翼子板一步成形模拟中的应用

为了进一步提高一步成形模拟的计算精度和避免单元的剪切闭锁,提出改进型曲面展开四节点等参膜单元模型,即在单元内力计算中采用了局部减缩积分技术,对现有算法进行了改进。将该方法用于某汽车翼子板成形模拟,并与增量法模拟结果及实验结果进行了对比。结果表明,改进后的一步成形模拟结果与增量模拟结果非常接近,而计算时间不到增量法的1/30,进而验证了本文方法的有效性和实用性。     

杂交/混合有限元结构分析程序HMSAP

HMSAP程序是一个以杂交/混合单元为特色的有限元结构分析程序系统。该程序利用了SAP—V程序系统的若干模块,配置了我们研制成功的性能良好的杂交/混合单元,可以进行大型复杂结构线弹性静力与动力分析。初步实践表明,HMSAP程序具有可靠、高效与精度高等优点。